Способ изготовления полупроводниковых приборов

 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в полупроводниковых датчиках и модульных устройствах вычислительных машин. Целью изобретения является повышение степени интеграции элементов в полупроводниковых приборах, содержащих проводящие каналы, и повышение процента выхода годных полупроводниковых приборов путем исключения случайного ухода расплава при входе его в подложку при проведении процесса термомиграции. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе изготовления полупроводниковых приборов до заполнения углублений легирующим материалом на дно углублений по центру наносят пленку двуокиси кремния. 1 табл.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в полупроводниковых датчиках и модульных устройствах вычислительных машин. Целью изобретения является повышение степени интеграции и повышение процента выхода годных приборов путем исключения случайного ухода расплава при входе его в подложку при проведении процесса термомиграции. Наличие пленки SiO₂ меду алюминием и полупроводниковым материалом способствует инициации процесса растворения полупроводникового материала алюминием по краям пленки SiO₂ при проведении процесса термомиграции, в результате чего отсутствует случайный уход расплава в сторону при входе расплава в полупроводниковый материал. В качестве полупроводникового материала используют кремниевые подложки n-типа проводимости, с удельным сопротивлением 20 Ом ˙см, ориентацией <100>, диаметром 76 мм, толщиной 400 мкм. После химической обработки подложек в перекисно-аммиачной смеси проводят их окисление в парах воды в течение 3 ч при 1150^оС; толщина окисла 1 мкм: Методом фотолитографии в окисле вытравливают окна 100 х 100 мкм и проводят травление кремния, используя в качестве маски, на глубину 10 мкм в травителе состава, об. CH₂COOН 4 НF (48%-ной) 1 HNO₃ (70% -ная) 10 при температуре раствора 20-30^оС. Скорость травления кремния в травителе 5 мкм/мин. Подложки с углублениями повторно окисляют в парах воды до толщины окисла в углублениях 1 мкм и проводят фотолитографию по окислу так, чтобы островки окисла размером 20 x20 мкм остались в центре вытравленных углублений. После напыления алюминиевой пленки электронно-лучевым испарением толщиной 10 мкм на поверхность кремниевой подложки с углублениями прoводят фотолитографию по алюминию так, чтобы алюминий оставался только в углублениях. Перед проведением процесса термомиграции проводят вжигание алюминия при 550^оС в атмосфере азота в течение 1 ч. Процесс термомиграции проводят в атмосфере азота при 1000^оС, скорость миграции расплава составляет 5 мкм/мин, расчетное значение градиента температуры в кремниевой подложке 105^оС, что соответствует перепаду температур на холодной и горячей сторонах подложки 4,2^оС. В качестве одностороннего термоградиентного нагревателя кремниевых подложек используют секцию галогенных кварцевых ламп КГ-220-1000-3 c рефлектором. При проведении процессов термомиграции нагрев подложек осуществляют со стороны, не содержащей углубления, так, чтобы градиент температур был направлен вдоль направления <100> Для получения однородного градиента температуры в кремниевой подложке между секцией галогенных кварцевых ламп и кремниевой подложкой устанавливают матовое кварцевое стекло. Для устранения неоднородностей градиента температуры на краях кремниевой подложки вследствие переизлучения и конвекции вокруг кремниевой подложки устанавливают кольцо из кремния с внутренним и внешним диаметрами соответственно 76 и 100 мм, толщиной 500 мкм. После проведения процессов термомиграции обе поверхности подложек шлифуют и полируют. Толщина подложек после механической обработки составляет 300 мкм. Сопротивление проводящих каналов р⁺-типа проводимости не превышает 5 Ом на канал. Среднеквадратичные величины (< x³>)^1/2 cлучайного ухода расплава (проводящих каналов) при входе расплава в подложку в зависимости от отношения площадей пленки SiO₂ и углубления (S_SiO2/S_y), толщина пленки SiO₂ (L_SiO2) отношения сторон пленки SiO₂ и углубления (L_SiO2/L_y) представлены в таблице. При оптимальном соотношении толщины и ширины пленки SiO₂ по отношению к ширине углубления среднеквадратичная величина случайного ухода расплава в сторону при входе расплава в подложку понижается более чем на порядок по сравнению с прототипом. Дополнительные исследования образцов с различными значениями S_SiO2/S_y (cм. таблицу, образцы 1, 3, 4) также показывают уменьшение среднеквадратичной величины случайного ухода расплава в сторону по сравнению с прототипом. На подложках со сквозными проводящими каналами изготовляют элементы полупроводникового прибора. Использование предлагаемого способа изготовления полупроводниковых приборов со сквозными проводящими каналами в полупроводниковом материале обеспечивает исключение случайного ухода расплава при входе его в подложку и в результате повышает степень интеграции элементов полупроводникового прибора вследствие уменьшения реальной площади, занимаемой на поверхности подложки сквозными проводящими каналами, а также повышает процент выхода годных полупроводниковых приборов со сквозными проводящими каналами вследствие уменьшения более чем на порядок смещения центров сквозных проводящих каналов от центров углублений.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, включающий получения сквозных проводящих каналов в полупроводниковой подложке путем выполнения углублений на одной ее поверхности, заполнение углубления алюминием, создания градиента температуры в направлении противоположной поверхности, а также формирование функциональных элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения степени интеграции и процента выхода годных приборов путем уменьшения неоднородности градиентов температуры по подложке, до заполнения углублений на дно углублений по центру наносят пленку двуокиси кремния, при этом отношение площади пленки двуокиси кремния к площади дна углубления находится в диапазоне от 1 : 2 до 1 : 1000, толщина пленки двуокиси кремния составляет от 0,02 до 2 мкм, а ширина не превышает 0,7 ширины углеблений.

РИСУНКИ

Рисунок 1