Способ изготовления полупроводниковых приборов

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, включающий получение сквозных проводящих каналов в полупроводниковой подложке путем выполнения углублений на одной поверхности подложки, заполнение углублений алюминием, создание 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, до заполнения углублений алюминием в углублениях по их центрам выполняют дополнительные углубления, при этом отношение объема дополнительного углубления к объему основного углубления находится в диапазоне от 1 : 4 до 1 : 1000, а ширина дополнительных углублений не превышает половины ширины основных углублений.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в полупроводниковых датчиках и модульных устройствах вычислительных машин.
Целью изобретения является повышение степени интеграции элементов и повышение процента выхода годных приборов путем исключения случайного ухода расплава при входе его в подложку при проведении процесса термомиграции.
Наличие дополнительных углублений способствует инициации процесса растворения полупроводникового материала легирующим материалом в области дополнительных углублений при проведении процесса термомиграции, в результате чего не происходит случайного ухода расплава в сторону при входе расплава в полупроводниковых материалах.
П р и м е р. 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 x 100 мкм и проводят травление кремния, используя окисел в качестве маски, на глубину 10 мкм в травителе следующего состава: СН₃СООН 4 об.ч. HF (48%) 1 ч. НNO₃ (70%) 10 ч. Температура раствора 20-30^оС. Скорость травления кремния в травителе 5 мкм/мин.
Подложки с углублениями повторно окисляют в парах воды до толщины окисла 1 мкм, методом фотолитографии в окисле вытравливают окна 10 x10 мкм на дне основных углублений и проводят повторное травление кремния, используя окисел в качестве маски, на глубину 10 мкм в травителе для кремния. После удаления окисла, напыления алюминиевой пленки электронно-лучевым испарением толщиной 10 мкм на поверхность кремниевой подложки с углублениями проводят фотолитографию по алюминию так, что алюминий оставляют только в углублениях. Перед проведением процессов термомиграции проводят вжигание алюминия при 550^оС а атмосфере азота в течение 1 ч.
Процессы термомиграции проводят в атмосфере азота при 1000^оС, скорость миграции расплава составляет 5 мкм/мин, расчетное значение градиента температуры в кремниевой подложке 105^оС/см, что соответствует перепаду температур на холодной и горячей сторонах подложки, 4,2^оС. В качестве одностороннего термоградиента нагревателя кремниевых подложек используют секцию галогеновых кварцевых ламп КГ220-1000-3 с рефлектором. При проведении процессов термомиграции нагрев подложек осуществляют со стороны, не содержащей углубления, так что градиент температуры направлен вдоль направления <100>.
Для получения однородного градиента температуры в кремниевой подложке между секцией галогеновых 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 76 и 100 мм соответственно, 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 [(<х<SUP>2</sup>>)^1/2] случайного ухода расплава (проводящих каналов) при входе расплава в подложку в зависимости от отношения объемов дополнительных углублений и основных углублений (V_д/V_o), отношения сторон дополнительных углублений и основных углублений (L_д/L_o) и высоты дополнительных углублений (h_д) представлены в таблице. При оптимальном соотношении объемов дополнительных и основных углублений и размеров дополнительных и основных углублений среднеквадратичная величина случайного ухода расплава в сторону при входе расплава в подложку понижается более чем в пять раз по сравнению с прототипом.
Дополнительные исследования образцов с различными значениями V_д/V_o, L_д/L_o (образцы 1 и 3) также показывают уменьшение среднеквадратичной величины случайного ухода расплава в сторону по сравнению с прототипом.
На подложках со сквозными проводящими каналами изготавливают 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.
Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в полупроводниковых датчиках и модульных устройствах вычислительных машин. Целью изобретения является повышение степени интеграции элементов и повышение процента выхода годных полупроводниковых приборов путем исключения случайного ухода расплава при входе его в подложку при проведении процесса термомиграции. Для этого в способе изготовления полупроводниковых приборов до заполнения углублений легирующим материалом в углублениях по их центрам выполняют дополнительные углубления. 1 табл.