Способ изготовления сквозных отверстий в кремниевой подложке

Авторы патента:

H01L21/302 - для изменения физических свойств или формы их поверхностей, например травление, полирование, резка

Владельцы патента RU 2525668:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) (RU)

Использование: для формирования сквозных отверстий или углублений в кремниевой подложке. Сущность изобретения заключается в том, что формирование сквозных отверстий в кремниевой подложке осуществляют путем размещения на кремниевой подложке алюминиевого образца с заданной формой поперечного сечения рабочей части образца, соответствующей форме формируемого в подложке отверстия, и высотой рабочей части образца, не меньшей толщины подложки, далее осуществляют нагрев подложки с размещенным на ней алюминиевым образцом до температуры эвтектики, равной 570±10°С, обеспечивая высокоскоростную диффузию атомов кремния в алюминиевый образец, выдерживают подложку с алюминиевым образцом при температуре эвтектики не менее 10 минут, после чего охлаждают подложку с алюминиевым образцом до комнатной температуры. Технический результат: обеспечение возможности снижения рабочей температуры процесса, осуществление технологического процесса при атмосферной среде, исключение необходимости создания температурного градиента, а также увеличение диапазона размеров поперечного сечения отверстий. 2 ил.

Изобретение относится к технологии изменения форм поверхности полупроводниковых приборов и может быть использовано для формирования сквозных отверстий или углублений в кремниевой подложке.

Известен способ формирования отверстий преимущественно в печатных платах с помощью воздействия на поверхность печатной платы мощным импульсным лазерным излучением [Авторское свидетельство СССР №1591338, 30.05.1994]. Способ заключается в том, что импульс контроля посылается в формируемое отверстие непосредственно после каждого импульса обработки и по возрастанию уровня отраженного излучения от медной подложки под печатной платой определяют момент получения отверстия в плате. К недостаткам данного способа можно отнести высокую стоимость оборудования, зависимость времени технологического процесса от количества отверстий.

Ближайшим из известных способов к данному изобретению относится способ формирования сквозных отверстий в кремниевой подложке [Э.Ю. Бучин, Ю.И. Денисенко, В.И. Рудаков, «Формирование сквозных отверстий в кремниевой подложке» « Письма в ЖТФ», Ярославль 2002, с.75-79], основанный на избирательном электрохимическом травлении p⁺-областей, сформированных в кремнии n-типа способом термомиграции алюминия, р-области образуются в подложке за счет сквозного локального легирования алюминием. Кремниевая подложка n-типа с нанесенной на нее электронно-лучевым способом алюминиевыми площадками, нагревалась с обратной стороны до температуры t=1100°C. В процессе нагрева образца алюминий переходит в жидкую фазу и продвигается в глубь подложки в направлении температурного градиента с выходом на противоположную поверхность. Данный способ характеризуется сложностью процесса, применением высоких температур (1100-1200°С), определенными ограничениями: во-первых, форма поперечного сечения сквозных отверстий получается более округлой по сравнению с исходным рисунком; во-вторых, для характерных размеров поперечного сечения отверстий существует ограниченный диапазон от 20 до 200 мкм.

Решаемая техническая задача изобретения - повышение технологичности (снижение рабочей температуры процесса, отсутствие необходимости создания температурного градиента, технологический процесс происходит при атмосферной среде) формирования отверстий в кремниевой подложке, увеличение диапазона размеров поперечного сечения отверстий.

Решаемая техническая задача в способе изготовления сквозных отверстий в кремниевой подложке, включающем формирование сквозных отверстий в кремниевой подложке при термическом воздействии на нее, достигается тем, что формирование сквозных отверстий в кремниевой подложке осуществляют путем размещения на кремниевой подложке алюминиевого образца с заданной формой поперечного сечения рабочей части образца, соответствующей форме формируемого в подложке отверстия, и высотой рабочей части образца, не меньшей толщины подложки, далее осуществляют нагрев подложки с размещенным на ней алюминиевым образцом до температуры эвтектики, равной 570±10°С, обеспечивая высокоскоростную диффузию атомов кремния в алюминиевый образец, выдерживают подложку с алюминиевым образцом при температуре эвтектики не менее 10 минут, после чего охлаждают подложку с алюминиевым образцом до комнатной температуры.

На фиг.1 схематично изображена кремниевая подложка с расположенным на ней алюминиевым образцом, где 1 - кремниевая подложка, 2 - алюминиевый образец. На фиг.2 схематично изображен алюминиевый образец, состоящий из 3 - нерабочей части и 4 - рабочей части.

Рассмотрим осуществление способа изготовления сквозных отверстий в кремниевой подложке. Первоначально алюминиевый образец 2, например, цилиндрической формой рабочей части образца 4 диаметром 5 мм и высотой 2 мм, располагают на кремниевой подложке 2, например, марки 1А2КДБ10 размерами 30х10х0,38 мм. Нерабочая часть 3 алюминиевого образца 2 необходима для удобства отделения алюминиевого образца 2 от кремниевой подложки 1. Форма и высота нерабочей части 3 выбирается произвольно. Рабочая часть 4 алюминиевого образца 2 является частью, формирующей отверстие в кремниевой подложке 1, непосредственно в которую диффундируют атомы кремния. Рабочая часть образца 4 и нерабочая часть образца 3 могут иметь как различную, так и одинаковую форму поперечного сечения, и могут быть изготовлены различными способами, например литьем, фрезерованием, точением, нарезкой и т.д. Например, цилиндрическую форму рабочей части 4 алюминиевого образца 2 применяют для получения отверстий круглой формы. Далее кремниевую подложку 1 с алюминиевым образцом 2 помещают в печь - электропечь сопротивления камерная лабораторная СНОЛ 6/11,000 «Технотерм». Далее осуществляют нагрев подложки 1 и образца 2 до температуры 570±10°С. ±10°С - это допустимая норма отклонения, при которой достигается высокоскоростная диффузия атомов кремния в алюминиевый образец 2. При данной температуре подложку 1 и алюминиевый образец 2 выдерживают 15 минут. Время выдержки не менее 10 минут необходимо для реализации технической задачи. После чего подложку 1 с алюминиевым образцом 2 медленно охлаждают, например, в течение 20 минут, до комнатной температуры 23±2°С и аккуратно отделяют алюминиевый образец 2 от кремниевой подложки 1.

Решаемая техническая задача - повышение технологичности по сравнению с прототипом - будет достигнута за счет:

упрощения процесса нагрева подложки 1 с алюминиевым образцом 2. В предлагаемом изобретении применяется стандартная лабораторная печь, вместо печи, создающей температурный градиент путем охлаждения лицевой стороны подложки за счет кондукции в среде аргона;

снижения рабочей температуры до температуры эвтектики, при которой алюминиевый образец 2 не переходит в жидкую фазу. Это обеспечивает форму поперечного сечения отверстия, соответствующую исходной форме рабочей части 4 алюминиевого образца 2, и значительное расширение диапазона размеров поперечного сечения отверстий;

отсутствия жидкостного химического, либо электрохимического травления, снижающего точность отверстий.

Способ изготовления сквозных отверстий в кремниевой подложке, включающий формирование сквозных отверстий в кремниевой подложке при термическом воздействии на нее, отличающийся тем, что формирование сквозных отверстий в кремниевой подложке осуществляют путем размещения на кремниевой подложке алюминиевого образца с заданной формой поперечного сечения рабочей части образца, соответствующей форме формируемого в подложке отверстия, и высотой рабочей части образца, не меньшей толщины подложки, далее осуществляют нагрев подложки с размещенным на ней алюминиевым образцом до температуры эвтектики, равной 570±10°С, обеспечивая высокоскоростную диффузию атомов кремния в алюминиевый образец, выдерживают подложку с алюминиевым образцом при температуре эвтектики не менее 10 минут, после чего охлаждают подложку с алюминиевым образцом до комнатной температуры.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении микромеханических гироскопов для измерения угловой скорости. .

Способ предэпитаксиальной обработки поверхности германиевой подложки // 2483387

Изобретение относится к области полупроводниковой опто- и микроэлектроники. .

Способ полирования полупроводниковых материалов // 2457574

Изобретение относится к области обработки полупроводниковых материалов, а именно к химико-механическим способам полирования полупроводников. .

Способ доводки ориентации пластин полупроводниковых и оптических материалов // 2411606

Изобретение относится к способам разделения монокристаллов на пластины, которые в дальнейшем применяются для изготовления подложек, используемых в производстве различных оптоэлектронных элементов и устройств.

Способ лазерного отжига кремниевой подложки, содержащей имплантированные слои // 2368703

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности к полной активации доноров и акцепторов при условии полного устранения остаточных дефектов.

Способ формирования висящих конструкций // 2367591

Изобретение относится к технологиям изготовления микроструктурных устройств и полупроводниковых приборов и может быть использовано для формирования висящих конструкций, таких как мембраны, консоли, кантилеверы и других, на базе которых изготавливают многоэлементные микромеханические преобразователи (ММП).

Способ изготовления пластин полупроводниковых и оптических материалов // 2337429

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано в микроэлектронике и оптике при производстве пластин из полупроводниковых и оптических материалов, особенно из материалов с повышенной твердостью и хрупкостью, например из сапфира.

Способ получения атомно-гладкой поверхности подложки арсенида галлия // 2319798

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к способам приготовления атомно-гладких поверхностей полупроводников. .

Способ полировки кристаллов хлорида серебра // 2311499

Изобретение относится к области изготовления оптических элементов и может быть использовано в инфракрасной технике. .

Способ получения фотошаблонных заготовок // 2307423

Изобретение относится к электронной промышленности. .

Способ прецизионной лазерно-плазмохимической резки пластин // 2537101

Изобретение относится к лазерным методам резки пластин и может быть использовано в микроэлектронной промышленности для резки алмазных, карбидкремниевых, кремниевых и других подложек с изготовленными на них приборами. Технический результат - прецизионная лазерная резка без «выброса» и переосаждения материала подложек на сформированные приборы, стенки и окна технологической камеры. Способ лазерной резки алмазных подложек предусматривает фокусировку лазерного излучения на обрабатываемой поверхности в атмосфере в газовой смеси, содержащей соединения фтора, при этом химические реакции инициируются как за счет термических процессов диссоциации газовых компонент, так и за счет образования плазмы в атмосфере чистого фтора или чистого фтористого водорода при давлении от атмосферного до 1·•10-2 Торр. 1 ил.

Способ предэпитаксиальной обработки поверхности германиевой подложки // 2537743

Изобретение относится к области полупроводниковой опто- и микроэлектроники и может быть использовано в электронной промышленности для создания электронных приборов и фотопреобразователей на основе полупроводниковых гетероструктур. В способе предэпитаксиальной обработки поверхности подложки из германия операцию удаления с поверхности подложки слоя естественного окисла германия и операцию очистки поверхности подложки от неорганических загрязнений осуществляют в одну стадию на установке гидромеханической отмывки с использованием раствора NH4OH:H2O2:H2O=1:1:40 в течение 2÷5 минут при температуре 19-23оС. Операцию пассивации поверхности подложки не проводят. Изобретение позволяет сократить число стадий обработки подложки при одновременном улучшении качества ее поверхности.

Способ доводки ориентации подложек для эпитаксии алмаза // 2539903

Изобретение относится к способам доводки ориентации подложек из монокристаллических алмазов, предназначенных для эпитаксиального роста из газовой фазы монокристаллических алмазных пластин высокого структурного совершенства, используемых в производстве рентгеновских монохроматоров, приборов электроники, оптики. Сущность изобретения: в способе доводки ориентации алмазной монокристаллической подложки в процессе шлифовки и полировки, закрепляемой с помощью планшайбы на шпинделе устройства, выполненного сборным, с возможностью плавного поворота по нониусу вокруг оси в двух взаимно перпендикулярных направлениях с фиксацией, корректировка угла разориентации ростовой поверхности с дифракционной плоскостью выполняется без съема кристалла на узком участке, площадь которого находится в пределах 1-5% от общей площади подлежащей доводке грани подложки, с использованием методов промежуточных измерений не требующих рентгеновской дифрактометрии и переполировки всей ростовой поверхности, что позволяет обеспечить лучшее качество, экономию времени и проводить доводку с точностью, определяемой ценой делений нониуса. Способ предназначен для повышения качества, экономии времени доводки ориентации ростовых поверхностей подложек для эпитаксии алмаза с точностью угла разориентации с дифракционной плоскостью 12 угловых минут (0,2 градуса), путем полирования на кромке подложки корректирующей площадки, доля которой в общей площади подлежащей доводке грани находится в пределах 1-5%. 1 табл., 2 ил., 1 пр.

Способ обработки поверхности алмаза // 2579398

Изобретение относится к технологии обработки алмаза и может быть использовано в микроэлектронной технике СВЧ. Способ обработки поверхности алмаза включает взаимное расположение в одной плоскости исходной поверхности алмаза и металлической поверхности из стали, обеспечение непосредственного контакта упомянутых поверхностей, термическую обработку исходной поверхности алмаза на заданную глубину, обеспечивающую заданную конечную поверхность алмаза, при этом предусматривающую нагрев упомянутых поверхностей до температуры образования эвтектического сплава железо - углерод, выдержку при этой температуре и естественное охлаждение, причем металлическую поверхность из стали берут с содержанием углерода 3,9-4,1 мас. %, с классом чистоты поверхности со стороны контакта упомянутых поверхностей не менее 12, контакт упомянутых поверхностей осуществляют по всей их поверхности либо локально согласно заданной конечной поверхности алмаза, нагрев упомянутых поверхностей осуществляют в среде азота или инертного газа при температуре 1090-1135°C, с заданной скоростью, выдержку при этой температуре осуществляют в течение времени, определяемого из выражения: tвыд=d/f(Т,(Nэс-Nс)), где d - заданная глубина термической обработки исходной поверхности алмаза, мкм, Nэс - содержание углерода в эвтектическом сплаве железо - углерод исходной поверхности алмаза и металлической поверхности из стали, мас. %, Nc - содержание углерода металлической поверхности из стали, мас. %, f(T,(Nэс-Nс)) - функция скорости термической обработки исходной поверхности алмаза на заданную глубину от температуры нагрева упомянутых поверхностей и разницы содержания углерода в эвтектическом сплаве железо - углерод и металлической поверхности из стали. Технический результат - повышение качества обработки путем снижения шероховатости поверхности алмаза. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 21 пр.

Устройство для нанесения функциональных слоёв тонкоплёночных солнечных элементов на подложку путём осаждения в плазме низкочастотного индукционного разряда трансформаторного типа низкого давления // 2582077

Изобретение относится к плазменной технике, а именно к устройствам для плазменного осаждения пленок, и может быть использовано для изготовления тонкопленочных солнечных элементов, фоточувствительных материалов для оптических сенсоров и тонкопленочных транзисторов большеразмерных дисплеев, для нанесения защитных покрытий. Технический результат - обеспечение возможности осаждать однородные функциональные слои тонкопленочных солнечных элементов большой площади. Для нанесения функциональных слоев тонкопленочных солнечных элементов используют газоразрядное устройство на основе низкочастотного индукционного разряда трансформаторного типа. Устройство содержит разделенные газовыми шлюзами две и более реакционные камеры с подвижной лентообразной подложкой и разрядные камеры с магнитопроводами, выполненные таким образом, что в каждой реакционной камере горит четыре и более плазменных витка низкочастотного индукционного разряда трансформаторного типа, охватывая лентообразную подложку, генерируя ионы и радикалы в непосредственной близости от обрабатываемой поверхности подложки, и взаимно влияя друг на друга, приводя к выравниванию пространственного распределения плотности ионов и радикалов в реакционной камере и, соответственно, к осаждению однородных пленок. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ обработки поверхности кремниевой подложки // 2587096

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности к способу обработки обратной стороны кремниевых подложек перед напылительными процессами. Техническим результатом изобретения является получение поверхности с хорошей адгезией к напыляемым металлам, равномерной по толщине, с отсутствием механических напряжений, трещин и сколов. Сущность способа обработки поверхности кремниевой подложки заключается в том, что на поверхность кремниевой пластины на расстоянии направляется струя частиц карбида кремния размерами не более 6 мкм при следующих технологических режимах: давление воздуха в сопле - 2,5±0,3 кг/см2, время - 5±0,1 минут и скорость вращения стола 20±4 об/мин. При этом поверхность имеет хорошие адгезивные свойства, разброс по толщине пластины не более 1,5±0,01 мкм и исключается возникновение микротрещин и механических напряжений, которые ухудшают качество поверхности. 4 пр.

Способ обработки поверхности алмаза // 2593641

Изобретение относится к способам обработки поверхности алмаза для его использования в электронной технике СВЧ. Способ включает взаимное расположение в одной плоскости исходной поверхности алмаза и металлической поверхности из стали, обеспечение непосредственного контакта упомянутых поверхностей, термическую обработку исходной поверхности алмаза на заданную глубину, обеспечивающую заданную конечную поверхность алмаза, при этом предусматривающую нагрев упомянутых поверхностей в инертной среде, с заданной скоростью, вблизи температуры образования эвтектического сплава железо - углерод, выдержку при этой температуре и естественное охлаждение, при этом металлическую поверхность из стали берут с содержанием углерода 3,9-4,1 мас. %, с классом чистоты поверхности со стороны контакта упомянутых поверхностей не менее 14, контакт упомянутых поверхностей осуществляют по всей их поверхности либо локально согласно заданной конечной поверхности алмаза, нагрев упомянутых поверхностей осуществляют при температуре 1090-1135°С, в процессе нагрева исходной поверхности алмаза и металлической поверхности из стали и выдержки осуществляют их перемещение в плоскости контакта относительно друг друга циклически, причем выдержку при упомянутой температуре осуществляют в течение времени (tвыд., с), перемещение исходной поверхности алмаза и металлической поверхности из стали относительно друг друга осуществляют со скоростью перемещения (vпер., мм/с) и количестве циклов перемещения (n), значения величин которых определяют из соответствующих выражений. Технический результат - повышение качества обработки за счет снижения шероховатости поверхности алмаза. 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 21 пр.