Способ изготовления структур кремний на диэлектрике

 

Использование: способ изготовления структур кремний на диэлектрике, используемый в микроэлектронике при изготовлении полупроводниковых микросхем. Сущность изобретения: в качестве связующего материала между поверхностью полупроводниковой пластины и несущей диэлектрической подложки используют слой гидролизнополиконденсированной двуокиси кремния, для этого на поверхность полупроводниковой пластины, в которой сформированы элементы схемы, наносят пленкообразующий раствор кремнийорганического соединения, накладывают диэлектрическую несущую подложку и проводят одновременно отжиг и термообработку при 400С.

Изобретение относится к технологии микроэлектроники, в частности к изготовлению полупроводниковых структур, и может быть использовано в электронной, электротехнической и других областях техники при изготовлении полупроводниковых микросхем.

Известен способ изготовления полупроводниковых структур, включающий формирование на пластине кремния структур элементов схемы и разводку вольфрамом, поверх разводки наносят буферный слой нитрида кремния, на поверхность которого накладывается пластина, стекла, имеющего близкий коэффициент температурного расширения к кремнию, прикладывают давление, нагревают до 700. . . 800^оС, затем свободную сторону пластины кремния шлифуют и полируют до толщины 15. . . 25 мкм, на полированную поверхность кремния наносят методом вакуумного напыления пленку хрома толщиной 500 А, изготавливают маску, травят до SiO₂, разделяя элементы схемы, вскрывают окна в SiO₂ над контактными площадками и напыляют алюминий или никель, фотолитографией формируют контактные площадки [1] .

Известен способ изготовления структур интегральной схемы, включающий эпитаксиальное наращивание слоя кремния на пластине монокристаллического кремния двухсторонней полировки, формирование элементов схемы, нанесение маски, травление канавок до поверхности пластины, окисление, нанесение на поверхность схемы слоя жидкого бесщелочного стекла, наложение на эту поверхность стекла, нагрев до температуры не более 550^оС, охлаждение, шлифовка и полировка пластины кремния, нанесение металлической маски со стороны пластины, травление канавок до слоя стекла [2] .

Недостатком известного способа изготовления структур интегральной схемы является сложность технологии, обусловленная применением порошка стекла и растворителя.

Изобретение направлено на упрощение технологии за счет использования связующего слоя из гидролизнополиконденсационной двуокиси кремния.

Согласно изобретению, в способе изготовления структур кремний на диэлектрике, включающем эпитаксиальное наращивание слоя кремния на пластине монокристаллического кремния с двухсторонней полировкой, формирование элементов схемы, нанесение маски, травление канавок до поверхности пластины кремния, нанесение на поверхность схемы связующего материала, отжиг, наложение на эту поверхность диэлектрической несущей подложки, термообработку, охлаждение, шлифовку и полировку пластины кремния, нанесение металлической маски со стороны пластины кремния, травление канавок до связующего слоя, в качестве связующего материала на поверхность схемы наносят пленкообразующий раствор кремнийорганического соединения, накладывают диэлектрическую несущую подложку, а затем одновременно проводят отжиг и термообработку при 400^оС.

Проведение экспериментальных исследований изготовления структур кремний на диэлектрике показало, что при температуре до 400^оС формируется стекло из гидролизнополиконденсационной двуокиси кремния при наложении на него пластины стекла, обладающее механической прочностью и минимальностью внутренних напряжений. При температуре свыше 400^оС резко увеличиваются внутренние напряжения в стекле и в структуре.

Способ изготовления структур на диэлектрике иллюстрируется примером.

На кремниевую пластину (марка кремния КЭФ 4, 5, плоскость кристаллографической ориентации 100) двухсторонней полировки эпитаксиально наращивается слой кремния. Затем в эпитаксиальном слое кремния формируются элементы схемы известными способами. На поверхность схемы наносится маска. Затем производят глубокое травление известным способом. Травление канавок производят до поверхности пластины. Приготавливают пленкообразующий раствор гидролизнополиконденсационной двуокиси кремния. Пластину со сформированной схемой закрепляют в приспособлении для нанесения стекла. Наносят на поверхность схемы методом пульверизации или центрифугирования слой пленкообразующего раствора гидролизнополиконденсационной двуокиси кремния. Накладывают пластину стекла на нанесенный раствор, нагревают до 400^оС, выдерживают, охлаждают, т. е. производят одновременно отжиг и термообработку. Со стороны пластины кремния наносят металлическую маску и производят травление канавок до стекла, т. е. разделяют друг от друга воздушным зазором элементы схемы.

Из приведенного примера видно, что технико-экономическими преимуществами способа изготовления структур кремний на диэлектрике является, по сравнению с известными: упрощение технологии изготовления структур, обусловленное нанесением пленкообразующего раствора гидролизнополиконденсационной двуокиси кремния вместо порошка стекла и растворителя; совмещение операции отжига и термообработки; сокращение одной операции - окисления, т. е. уменьшение температурного воздействия на структуру; уменьшение температуры с 550 до 400^оС; уменьшение внутренних напряжений в структуре. (56) 1. Горяинов С. А. Диэлектрическая изоляция элементов интегральных схем. М. : Советское радио, 1975, с. 45-46.

2. Патент США N 3489961, кл. H 01 L 7/00, 1970.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРУКТУР КРЕМНИЙ НА ДИЭЛЕКТРИКЕ, включающий эпитаксиальное наращивание слоя кремния на пластине монокристаллического кремния с двусторонней полировкой, формирование элементов схемы, нанесение маски, травление канавок до поверхности пластины кремния, нанесение на поверхность схемы связующего материала, отжиг, наложение на эту поверхность диэлектрической несущей подложки, термообработку, охлаждение, шлифовку и полировку пластины кремния, нанесение металлической маски со стороны пластины кремния, травление канавок до связующего слоя, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии путем использования связующего слоя из гидролизно-поликонденсированной двуокиси кремния, в качестве связующего материала на поверхность схемы наносят пленкообразующий раствор кремнийорганического соединения, накладывают диэлектрическую несущую подложку, а затем одновременно проводят отжиг и термообработку при 400^oС.