Способ получения изолированных монокристаллических областей

Способ получения изолированных монокристаллических областей

Реферат

 

(19)SU(11)1115630(13)A1(51)  МПК ⁵    _H01L21/308(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 17.01.2013 - прекратил действиеПошлина:

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОЛИРОВАННЫХ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ОБЛАСТЕЙ

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем, в частности к формированию транзисторных структур с диэлектрической изоляцией. Известен способ получения изолированных областей монокристалла в поликристаллической подложке, в которой изолированные области монокристалла получают травлением через окисную маску разделительных каналов, окислением рельефной поверхности, наращиванием на окисленную поверхность поликристаллического слоя и последующей сошлифовкой монокристалла. Для точного определения момента окончания сошлифовки монокристалла на фоторезистивной маске располагают окна под контрольные углубления такой формы и размеров, чтобы при травлении разделительных каналов на заданную глубину контрольные углубления изготавливались на номинальную глубину залегания монокристалла, и сошлифовку ведут до появления окисной пленки контрольных углублений, что позволяет увеличить процент выхода годных областей монокристалла на подложке. Однако такой способ контроля достижения заданной толщины монокристалла не обеспечивает равномерности вскрытия по пластине вследствие неизбежного прогиба подложки в процессе ее наращивания на монокристаллическую пластину с рельефом. Кроме того, в известном способе из-за прогиба с целью увеличения площади вскрытия большая часть изолированных областей сошлифовывается до появления между ними материала подложки, что приводит, во-первых, к уменьшению плотности расположения компонентов ИС вследствие сокращения полезной площади пластины и, во-вторых, к повышенным требованиям к материалу подложки, чтобы исключить попадание загрязнений из подложки на рабочую поверхность пластины. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, является способ получения изолированных монокристаллических областей, включающий нанесение легирующего слоя на пластину монокристаллического кремния, травление через маску разделительных каналов, окисление рельефной поверхности, нанесение на окисленную поверхность материала подложки, удаление электрохимическим травлением части монокристалла. Приведенная последовательность процессов предопределяет подведение электрического потенциала только по периметру из-за отсутствия операции создания омического контакта с подложкой других монокристаллических областей кроме периферийных или из-за наличия диэлектрической подложки, что в случае применения анодирования с последующим стравливанием окисла обуславливает низкую скорость процесса вскрытия, а в случае применения совмещенного в едином цикле процесса анодирования - растворение в электролите, состоящем из бифторидаммония, глицерина, воды в весовых соотношениях 1: 40: 60, приводит к вскрытию только ограниченных областей, расположенных по периметру пластины. Кроме того, при предварительной сошлифовке перед началом цикла анодирования - травления из-за неизбежного изгиба пластин толщина слоя монокристалла неравномерна по площади пластины, что приводит к неодновременному вскрытию различных областей и вызванному этим вытравливанию бокового диэлектрического слоя ранее вскрытых структур при последующих неоднократных циклах снятия анодного окисла в буферном травителе и, как следствие этого, появлению рельефности, возрастающей с увеличением стрелы прогиба. Способ подвода электрического потенциала по периметру пластины характеризуется значительным омическим сопротивлением, а следовательно, большими энергетическими затратами и увеличением сложности оборудования. При этом указанные недостатки проявляются в большей мере при уменьшении степени легирования монокристалла анодированием с последующим растворением образовавшегося окисла. В случае же использования совмещенного процесса анодирования - растворения в едином цикле допускается применение только лишь высоколегированного кремния. Целью изобретения является упрощение и повышение качества процесса вскрытия монокристаллических областей для кремния любой степени легирования и любого типа проводимости. Поставленная цель достигается тем, что в способе получения изолированных монокристаллических областей, включающем нанесение маскирующего слоя на пластину монокристаллического кремния, травление через маску разделительных каналов, окисление рельефной поверхности, нанесение на окисленную поверхность материала подложки, удаление электрохимическим травлением монокристалла, положительный потенциал подводят к монокристаллу снизу через проводящий материал подложки, причем окно в окисном слое, обеспечивающее омический контакт, создают перед наращиванием материала подложки. Электрохимическое травление монокристалла происходит только при наличии на нем положительного потенциала, передаваемого от подложки к монокристаллу над вскрываемыми структурами через монокристаллические области, разделяющие отдельные модули интегральных схем. Наличие таких областей по периферии каждого модуля обеспечивает эквипотенциальность по всей площади пластины и равномерность вскрытия изолированных монокристаллических областей. Для модулей больших площадей для исключения нарушений эквипотенциальности допускается наличие внутри модуля монокристаллических изолированных областей, имеющих омический контакт с материалом подложки и не используемых в дальнейшем для размещения в них элементов интегральных схем. Данный способ подвода потенциала позволяет упростить конструктивные решения узлов оборудования, обеспечивающих контактирование с подложкой, при этом вследствие использования в качестве подложки проводящего материала существенно снижается общее сопротивление цепи анод-катод, уменьшается потребляемая и рассеиваемая мощности. Достигаемая в данном способе эквипотенциальность поверхности пластины обеспечивает одновременное электрохимическое травление всех монокристаллических областей, что обуславливает высокие скорости вскрытия и отсутствие невскрытых участков пластины. Кроме того, одновременность вскрытия монокристаллических областей и исключение операции травления анодного окисла в буферном травителе на основе плавиковой кислоты позволяет получать безрельефную поверхность внутри каждого модуля. П р и м е р. Исходную пластину монокристаллического кремния ориентации [100] толщиной 400 мкм n(р)- типа проводимости с любой степенью легирования покрывают диэлектрической пленкой нитрида кремния, фотолитографией получают нитридные маски на области пластины, разделяющие отдельные кристаллы интегральных схем, затем после термического окисления пластины на ее рабочей стороне фотолитографией получают рисунок разделительных каналов, которые вытравливают в травителе, состоящем из 3 ч. 25% -ного раствора щелочи и 1 ч. изопропилового спирта, при температуре 70-80^оС. Ширина канала выбирается такой, чтобы глубина его была равна требуемой глубине изолированных областей монокристалла. После получения разделительных каналов пластину окисляют, затем в кипящей ортофосфорной кислоте или плазмохимически, или ионохимически стравливают слой нитрида кремния, маскировавший от окисления области пластины, разделяющие отдельные кристаллы интегральных схем, и на рабочую сторону пластины наращивают слой легированного примесью, создающей n(р)-тип проводимости, поликремния толщиной 100-300 мкм или другого проводящего материала, применяемого в качестве подложки. Затем со стороны монокристалла проводят сошлифовку монокристаллического кремния на глубину 360-370 мкм, после чего на поликристаллическую подложку подают положительный потенциал 10-50 В относительно катода (электролита) и проводят совмещенный процесс анодирования - растворения монокремния в едином цикле в электролите, состоящем из бифторида аммония, глицерина и воды в весовых соотношениях 1: 40: 60. Удаление монокристалла кремния производят до появления сетки разделительных каналов на всей поверхности пластины. На пластинах, вскрытых данным способом, разброс изолированных монокристаллических областей определяется разбросом глубины травления разделительных каналов и не превышает 0,2 мкм несмотря на то, что величина прогиба на этих пластинах после наращивания подложки достигает 60 мкм. Использование данного способа позволяет обеспечить постоянство глубины изолированных областей монокристалла, увеличить степень интеграции элементов ИС, улучшить качество поверхности, повысить процент выхода годных интегральных схем, снизить трудоемкость изготовления, создать большие интегральные схемы с полной диэлектрической изоляцией компонентов, высокой степенью интеграции с улучшенными электрическими характеристиками. (56) Авторское свидетельство СССР N 382590, Н 01 L 21/306, 1973. Авторское свидетельство СССР N 667011, кл. Н 01 L 21/306, 1979.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОЛИРОВАННЫХ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ОБЛАСТЕЙ, включающий нанесение маскирующего слоя на пластину монокристаллического кремния, травление через маску разделительных каналов, окисление рельефной поверхности, нанесение на окисленную поверхность материала подложки, удаление электрохимическим травлением монокристалла, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения качества процесса вскрытия монокристаллических областей для кремния любой степени легирования и любого типа проводимости, положительный потенциал подводят к монокристаллу снизу через проводящий материал подложки, причем окно в окисном слое, обеспечивающее омический контакт, создают перед наращиванием материала подложки.