Способ получения структур для интегральных схем с диэлектрической изоляцией элементов

Способ получения структур для интегральных схем с диэлектрической изоляцией элементов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: микроэлектроника технология изготовления структур для интегральных схем с диэлектрической изоляцией элементоа Сущность изобретения: в способе получения структур с диэлектрической изоляцией элементов проводят механическую обработку кремниевых подложек формируют на поверхности монокристаллической подложки рельеф с углублениями и скрытый слой, формируют слой диоксида кремния и слой поликристаллического кремния толщиной на 5 - 100% больше глубины рельефа, на соединяемые сгроны наносят соединительный спой толщиной 5 - 95% от глубины рельефа подложек следующего состава, мас.%: оксид борз 3-5. порошок диоксида кремния , полученный плазмохимическим синтезом 3-5. органическая среда 94 - 90, а термообработку проводят в среде кислорода с расходом кислорода (бб-вЗ О кубм/с.

((9> КЦ (11) (51) 5 Н 01 L И 76

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5026937/25 (22) 11.0292 (46) 30.1093 Бал. М 39-40

P6) Сероусов Игорь Юрьевич (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТРУКТУР ДЛЯ

ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ (57) Использование: микроэлектроника технология изготовления структур для интегральных схем с диэлектрической изоляцией элементов Сущность изобретения: в способе получения структур с диэлектрической изоляцией элементов проводят механическую обработку кремниевых подложек, формируют на поверхности монокристаллической подложки рельеф с углублениями и скрытый слой, формируют слой диоксида кремния и слой поликристаллического кремния толщиной на 5 — 100% больше глубины рельефа, на соединяемые строны наносят соединительный слой толщиной 5 — 95% от глубины рельефа подложек следующего состава, мас%: оксид бора 3 — 5, порошок диоксида кремния, полученный плазмохимическим синтезом 3 — 5, органическая среда 94 — 90, а термообработку проводят в среде кислорода с расходом кислорода (5.6-83)10 кубм/с.

2002341

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно технологии изготовления структур для интегральных схем с диэлектрической изоляцией элементов, Известен способ получения структур 5 для интегральных схем с диэлектрической изоляцией элементов, включающий механическую обработку подложек монокристаллического кремния, формирование на поверхности подложек рельефа с углубле- 10 ниями и выступами, последовательное фор, мирование на поверхности со стороны рельефа скрытого слоя, пленки диоксида кремния, областей монокристаллического кремния. 15

Недостатком этого способа является то, что эпитаксиальный слой кремния в углублениях рельефа имеет относительное низкое структурное совершенство, Это обусловлено особенностью эпитаксиа льного наращи- 20 вания кремния на маскированный рельеф.

Скорость роста кремния на ровной поверхности и в углублениях различны, возникают напряжения, и следовательно дефекты роста. Кроме того, сложность технологии ведет к снижению процента выхода годных структур, Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ изготовления З0 полупроводниковых приборов, включающий механическую обработку подложек кремния, формирование на поверхности монокристаллического кремния рельефа с углублениями и выступами и скрытого слоя, формирование слоя диоксида кремния и. слоя поликристаллического кремния больше глубины рельефа. полировку его до получения плоской поверхности, соединение его с поликристаллический пластиной и тер- "0 мическую обработку при температуре

>1100 С, вскрытие областей монокристаллического кремния.

Недостатки такого способа состоят в требованиях к геометрическим размерам 45 соединяемых поликристаллических полированных слоев, в трудностях с использованием кремниевых пластин больших диаметров, в особых требованиях к среде процесса. Все это удорожает структуры, не 50 позволяет получать структуры больших диаметров. А именно: в прототипе речь идет о диффузной или атомарной сварке посредством поликристаллического кремния.

Проведение данного процесса обуслав- 55 ливает выполнение следующих требований, Разброс по толщине пластин должен быть меньше размеров зерен поликристаллического кремния, этот размер порядка

80,0 нм.

Необходимость удаления нарушенного слоя по всем полированным поликристаллическим поверхностям, в противном случае, так как отсутствует соединительный слой, концентраты напряжения напушенного слоя приводят к снижению процента выхода годных структур на дальнейших операциях механической обработки структур.

Обрезка по кромке не менее 2 мм соединяемых пластин, так как при механических видах полировки происходит снятие фаски по кромке, что приводит к плохому качеству соединения по кромке пластин и дальнейшим сколам краев структур при механической обработке, Использование подложек больших диаметров (больше 100 м) еще больше усложняет техническую сторону требований к геометрической форме поверхности соединяемых пластин, Процесс соединения поликристаллических слоев без соединительного слоя должен протекать или в вакууме, или в полированных поверхностях должны формироваться каналы для удаления либо среды сварки, либо продуктов газовыделения поликристаллического кремния при нагревании свыше 1100 С. Если не проводить вакуумного процесса (процесс делается более сложным и дорогим) или не формировать канала газоотделенил (также удорожающие структуры), происходит снижение качества соединительного слоя за счет продуктов газовыделения и, следовательно выхода годных структур.

В предлагаемом способе получения структур для интегральных схем с диэлектрической изоляцией элементов, включающем механическую обработку подложек кремния, формирование на поверхности монокристаллической подложки рельефа с углублениями и скрытого слоя, формирование слоя диоксида кремния толщиной, большей глубины рельефа, соединение подложек между собой, термообработку под давлением и вскрытие областей монокристаллического кремния, после формирования слоя поликристаллического кремния на соединяемые стороны наносят дополнительный слой диоксида кремния и соединительный слой толщиной 5-95 от глубины рельефа подложки следующего состава, мас, Д:

Оксид бора 3-5

Порошок диоксида кремния, полученный плазмохимическим синтезом 3-5

Изопропиловый спирт 94-90, а термообработку проводят в среде кислорода с расходом кислорода (5,6-83) х 10 м /с.

2002341

Применение раствора оксида бора указанного состава в качестве основы соединительного слоя позволяет избежать точной полировки кремниевых пластин. необходимости удалять нарушенный слой полировки и фаску, образующуюся при полировке по кромке пластин, так как толщина соединительного слоя позволят сгладить дефекты соединяемых поверхностей, э нарушенный слой и фаска по кромке при отсутствии полировки не образуются, Наличие синтезируемого соединительного слоя, находящегося под давлением, толщина которого уменьшается, а плотность в процессе синтеза увеличивается, способствует удалению газообразных продуктов синтеза по кромке структуры и значит формированию бездефектн ого соединительного слоя. Таким образом не требуются специальные отводные технологические процессы, которые ведут к удорожанию структур.

Кислородная среда стимулирует восстановительные процессы при синтезе боросиликатных соединений, позволяет связывать газообразные продукты реакций.

Нанесение слоя иэ раствора в органической среде позволяет применять метод пульверизации и получать плотные равномерные соединительные слои, что повышает качество соединения пластин.

Органическая среда выполняет функцию связующей добавки, которая высыхает и удаляется еще до синтеза соединительных соединений боросиликатной системы при термической обработке, т.е. любая органическая среда существенно не влияет на качество соединительного слоя.

На фиг,1 показана кремниевая подложка после формирования скрытого слоя, пленки диоксида кремния, слоя поликристаллического кремния, пленки диоксида кремния и нанесения соединительного слоя указанного состава; на фиг.2 — монокристаллическая подложка без рельефа после нанесения диоксида кремния и соединительного слоя указанного состава; на фиг.3 — структура после соединения кремниевых подложек; на фиг.4 — структура после вскрытия областей монокристаллического кремния, где 1 — кремниевая подложка с рельефом и-типа проводимости, 2 — скрытый слой и типа проводимости, 3 пленка диок сида кремния, 4 — слой поликристаллического кремния без рельефа, 5 — пленка диоксида кремния, 6 — соединительный слой указанного состава на подложке с рельефом, 7 — кремниевая подложка без рельефа, 8 — пленка диоксида кремния на подложке без рельефа, 9 -- соединительный слой указанного состава на подложке беэ рельефа, 10 — соединительный слой иэ соединений боросиликэтной системы, 11 — области монокристаллического кремния после вскрытия, 12 — пленка диоксида кремния, На кремниевой подложке 1 и-типа проводимости (фиг.1) формируют рельеф с углублениями и выступами, глубиной 25-65

10 мкм, Диффузией создают скрытый слой 2 и+-типа толщиной скоытого слоя 6 + 0,5 мкм.

На окисленный слой рельефа 3 наносят слой

4 поликристаллического кремния толщиной

26,3-130 мкм зпитаксиальным наращиванидает возможность получить дешевые структуры больших диаметров, исключить применение высокопрочной планариэации соединяемых поверхностей.

Кислородная среда позволяет стимулировать восстановительные процессы при синтезе боросиликатных соединений соединительного слоя.

50 (56) Клюбина З.Д., Михайлов Ю,A.,Ñoðoêèíà

М.Т. Структурь. с диэлектрической изоляцией кремния электронной и дырочной проводимости. Электронная промышленность.

Вып. 8/92 - 9/93, с. 46-48.

Заявка Японии М 63 - 141345. кл. Н 01 1 21/76, 1988.

55 ем, На него наносят пленку 5 диоксида кремния толщиной 0,7-1,4 мкм, затем на нее методом пульверизации нано ят слой б из следующего, состава, мас. : оксид бора 3-5, 20 порошок диоксида кремния, полученного плазмохимическим синтезом ("Элплаз К"), 3-5, изопропиловый спирт 94-90% толщиной 1,3-63,7 мкм.

На вторую кремниевую подложку без

25 рельефа (фиг,2) после нанесения пленки 8 диоксида кремния толщиной 0,7-1,4 мкм также наносят соединительный слой 9 сделанный по указанной рецептуре. Пластины соединяют (фиг,3) под давлением не мене.=.

30 0,3 кг/м и производят термическую обоаботку с расходом кислорода(5,6-83) х 10 м /с при оптимальной температуре 1200-1215 С в течение 10-30 мин, Затем производят вскрытие областей монокристаллического

35 кремния двусторонней шлифовкой и односторонней полировкой.

Завершается процесс нанесением пленки 12 диоксида кремния (фиг,4) толщиной 0,7-1,4 мкм, 40 Применение оксида бора в качестве основного компонента соединительного слоя

2002341

Ю

Составитель И. Сероусов

Техред M. Ìoðãå Hòàë Корректор О, Густи

Редактор Т, Рыбалова

Заказ 3176

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТРУКТУР ДЛЯ

ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ С. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОИ ИЗОЛЯЦИЕ,ЭЛЕМЕНТОВ, включающий . механическую, обработку кремниевых подложек, формирование на поверхности монокристаллической подложки рельефа с углублениями и скрытого слоя, формирование слоя диоксида кремния и слоя поликристаллического кремния толщиной, большей глубины рельефа, соединение подложек между собой, термообработку под давлением и вскрытие областей монокристаллического кремния, отличающийся тем, что толщина слоя поликристаллического кремния на 5 - 100 больше глубины рельефа, на него и на подложку без рельефа наносят дополнительный слой диоксида кремния, а на негосоединительный слой толщиной 5 - 95 от глубины рельефа подложек состава, мас.7,:

Оксид бора 3-5

Порошок диоксида кремния, полученный плазмохимическим синтезом 3-5

Изопропиловый спирт 90- 94 термообработку проводят в среде кислоро15 да с его расходом (5,6 - 83) ° 10 м /с, р I