Способ изготовления полупроводниковых структур

 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при промышленном изготовлении полупроводниковых структур, в частности интегральных схем. Цель изобретения - повышение надежности структур путем создания беспористого защитного диэлектрического покрытия. Способ изготовления полупроводниковых структур включает следующие операции: формирование в полупроводниковой подложке областей структур, поверх которых наносится слой металла. Слой металла наносится толщиной T = t + D/K, где t - минимальная толщина металла, обеспечивающая токо- и теплопроводность в соответствии с функциональным назначением структуры; D - толщина наносимого защитного диэлектрического покрытия, обеспечивающая диэлектрическую изоляцию в соответствии с функциональным назначением структуры; K - коэффициент поверхностного прироста при окислении металла. Из слоя металла формируется металлизированная разводка и часть толщины металла окисляется. Затем наносится слой защитного диэлектрического покрытия, вскрываются в нем контактные окна и присоединяют металл-проводник к металлизированной разводке через контактные окна. После присоединения металла проводников к металлизированной разводке заращивают поры в защитном диэлектрическом покрытии окислением металла до толщины окисла, диэлектрическая прочность которого по толщине не менее диэлектрической прочности защитного диэлектрического покрытия толщины D, но не превышающей толщину D + D/K. 4 ил.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при промышленном изготовлении полупровод- никовых структур, в частности интегральных схем. Цель изобретения - повышение надежности структуры путем создания беспористого защитного диэлектрического покрытия. На фиг. 1-4 представлена последовательность технологических операций изготовления полупроводниковых структур по предлагаемому способу. На фиг.1-4 изображены полупроводниковая подложка 1, служащая коллектором, базовая область 2 структуры, эмиттерная область 3 структуры, поверхностный маскирующий диэлектрик 4, вскрытые окна 5 в поверхностном маскирующем диэлектрике, слой 6 металла, например алюминия, с минимальной толщиной 7, металлизированная разводка 8, защитный диэлектрик 9 с толщиной 10, поры 11 в защитном диэлектрике, полученные при его нанесении, поры 12 в защитном диэлектрике, полученные при вскрытии окон 13, металл-проводник 14, соединенный с металлизированной разводкой 8, окисел 15, толщина 16 окисла 15. В качестве примера рассмотрено изготовление полупроводниковой транзисторной структуры типа КТ 805. Исходя из данных конструкторских расчетов и проектирования топологии транзисторной структуры рассчитывают необходимую толщину 7 (Т) слоя 6 металла, например алюминия, для формирования металлизированной разводки 8 T=t+ =2,0+ = 2,2 мкм,, где Т - толщина слоя металла. t - минимальная толщина 7 слоя металла, обеспечивающая токо- и теплопроводность в соответствии с функциональным назначением стpуктуры; D - толщина 10 наносимого защитного диэлектрика 9, обеспечивающая диэлектрическую изоляцию в соответствии с функциональным назначением структуры; К - коэффициент поверхностного прироста при окислении металла-проводника 14. На полупроводниковую подложку 1 со сформированными областями 2 базы и областями 3 эмиттера, которые пассивированы поверхностным маскирующим диэлектриком 4 и имеют вскрытые в нем окна 5, осуществляют вакуумное нанесение слоя металла 6 - алюминия - толщиной, равной 2,5-0,3 мкм. Затем гравировкой формируют металлизированную разводку 8, используя травитель H₃PO₄:HNO₃: CH₃COOH: H₂O (140: 6: 30: 5). После этого осуществляют нанесение защитного диэлектрика 9, например окиси кремния, толщиной, равной 0,4-0,6 мкм. Количество пор 11 в защитном диэлектрике достигает 54 пор/см². Затем по защитному диэлектрику 9 делают гравировку вскрытия окон 13 над контактными площадками металлизированной разводки 8. После этой операции в защитном диэлектрике появляются новые поры 12 и общее количество пор 11 и 12 достигает 63 пор/см². Затем пластину разделяют на отдельные транзисторные структуры и годные приборы закрепляют на корпусе. Контакты держателя корпуса соединяют с контактами кристалла - алюминия и осуществляют окисление алюминия, который открыт порами 11 и 12. В результате вырастает окисел 15 из Al₂O₃ толщиной от 16 до 0,45 мкм, т.е. в окисел переводится 0,15 мкм толщины алюминиевой металлизированной разводки 8. Диэлектрическая прочность Al₂O₃ такой толщины выше диэлектрической прочности защитного диэлектрика 9 (SiO₂) толщины 0,4 мкм, так как показатель диэлектрической проницаемости Al₂O8,6-9,2 при 3,8 для SiO₂. В процессе заращивания пор 11 и 12 в защитном диэлектрике 9 пассивируется алюминий на открытых контактах металлизированной разводки 8 и металл-проводник 14, присоединенный к контакту металлизированной разводки 8. Изобретение позволяет повысить надежность структуры за счет создания беспористого защитного диэлектрика на поверхности активных областей структуры, препятствующего протеканию поверхностных токов утечки. Увеличивается также устойчивость структуры к атмосферной коррозии, так как металл структуры пассивирован окисной пленкой.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР, включающий операции формирования в полупроводниковой подложке областей структур, нанесение слоя металла, формирование металлизированной разводки, окисление части толщины металла, нанесение слоя защитного диэлектрика, вскрытие контактных окон в защитном диэлектрике и присоединение металла проводников к металлизированной разводке через вскрытие окна, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности структуры путем создания беспористого диэлектрика, слой металла наносят толщиной T = t + , где t - минимальная толщина металла, обеспечивающая токо- и теплопроводность; D - толщина наносимого защитного диэлектрика, обеспечивающая диэлектрическую изоляцию; K - коэффициент поверхностного прироста при окислении металла, и после присоединения металла проводников к металлизированной разводке заращивают поры в защитном диэлектрике окислением металла до толщины окисла, диэлектрическая прочность которого по толщине не менее диэлектрической прочности защитного диэлектрика толщиной D, но не более чем у диэлектрика толщиной D + D/K.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4