Способ получения структур для интегральных схем с диэлектрической изоляцией элементов

(ЯЦЕК НО Ь 21 76 Е ИЗОБРЕТ П К ПАТЕНТУ рельеф с углублениями,сида кремния и спой поликритолщиной на 5 - 100%На слой поликристалличложку без рельефа на диоксида кремния, а слой толщиной 5 - 95 ложек следующего со 7, спирт 95-97, Подл ют термообработке под с расходом азота (5.6-83 вскрывают области моно Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(76) Сероусов Игорь Юрьевич(64) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТРУКТУР ДЛЯ,ИНТОРАЛЬНЫХ СХЕМ С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ(67) Использование; микроэлектроника, технологияизготовления структур дпя интегральных схем сдиэлектрической изоляцией элементов, Сущностьизобретениа при изготовлении структур с диэлектрической изоляцией элементов проводят механическую обработку кремниевых подложек формируют на поверхности монокристаллической подложки скрытый слой, слой диоксталлического кремния больше глубины рельефа еского кремния и на подносят дополнительный слой на него - соединительныйот глубины рельефа подстава, мас%: оксид бора 3- жки соединяют и подвергадавлением в азотной среде)х 10 м /с/, после чего кристаллического кремния.Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к технологии изготовления структур для интегральных схем с диэлектрической изоляцией элементов.Известен способ получения структур для интегральных схем с диэлектрической изоляцией элементов, включающий механическую обработку подложек монокристаллического кремния, формирования на поверхности подложек рельефа с углублениями и выступами, последовательное формирование на поверхности со стороны рельефа скрытого слоя, пленки диоксида кремния, областей монокристаллического кремния,Недостатком этого способа является то, что зпитаксиальный слой кремния в углублениях рельефа имеет относительно низкое структурное совершенство. Это обусловлено особенностью эпитаксиального наращивания кремния на маскированный рельеф. Скорость роста кремния на ровной поверхности и в углублениях различны, возникают напряжения и как следствие, дефекты роста,Кроке того, сложность технологии ведет к снижению процента выхода годных структур.Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является способ изготовления полупроводиковых приборов, включающий механическую обработку подложек кремния, формирования на поверхности монокристаллического кремния рельефа с углублениями и выступами и скрытого слоя, формирования слоя диоксида кремния и слоя поликристаллического кремния больше глубины рельефа, полировку его да получения плоской поверхности, соединения его с поликристаллической пластиной и термической обработкой при температуре 1100 С, вскрытие областей монокристаллического кремния.Недостатками способаявляются высокие требования к геометрическим формам соединяемых поликристаллических слоев,трудности с использованием кремниевыхпластин больших диаметров, особые требования к среде процесса, Преодоление этихнедостатков удорожает структуры, не позволяет получать структуры больших диаметров. А именно: в прототипе речь идет одиффузной или атомарной сварке посредством поликристаллических слоев кремния.Успешное проведение данного процесса обусловлено выполнением следующихтребований,Разброс по толщине пластин долженбыть меньше размеров зерен поликристаллического кремния (порядка 80,0 нм), 10 Необходимость удаления нарушенного слоя по всем полированным поликристаллическим поверхностям, в противном случае, так как отсутствует соединительный слой, концентраторы напряжения наерушенного слоя приведут к снижению процента выхода годных структур на дальнейших операциях механической обработки,Обрезка по кромке не менее 2 мм соединяемых пластин, так как при механических видах полировки происходит снятиефаски по кромке что гриводит к плохомукачеству соединения по кромке пластин идальнейшим сколам краев структуры при15 механической обработке.Использование подложек больших диаметров (больших 100 мм) еще более усложняет техническу о сторону требований кгеометрической форме поверхности соеди 20 няемых пластин,Процесс соединения поликристаллических слоев без соединительного слоя должен протекать или в вакууме, или вполированных поверхностях должны фор 25 мироваться каналы для удаления либо среды сварки, либо продуктов газовыделенияполикристаллического кремния при нагревании свыше 1100 С, Если не проводитьвакуумирования процесса (процесс делает 30 ся более сложным и дорогим) или не формировать каналы газовыделения (такжеудорокающие структуры), то происходитснижение качества соединительного слоя засчет продуктов газовыделения и, следова 35 тельно, снижения процента выхода годныхструктур.Б предлагаемом способе полученияструктур для интегральных схем с диэлектрической изоляцией элементов, включаю 40 щем механическую обработку подложеккремния, формирование на поверхности монокристаллической подложки рельефа с углублениями и скрытого слоя, формированиеслоя диоксида кремния толщиной, большей45 глубины рельефа, соединение подложекмежду собой, термическую обработку поддавлением и вскрытие областей монокристаллического кремния, после формирования слоя поликристаллического кремния50 толщиной на 5-100% больше глубины рельефа на соединяемые стороны наносят соединительный слой толщиной 5-95% отглубины рельефа подложки, следующего состава, мас,%:55 Оксид бора 3-5,Спирт 97-95а термообработку проводят в азотной средес расходом азота(5,6-83) х 10 м Ус,Применение раствора оксида бора указанного состава в качестве основы соедини 2002340тельного слоя позволяет избежать высокоточной полировки кремниевых пластин, необходимости удалять наружный слой полировки и фаску, образующуюсяпри полировке по кромке пластины, так как толщи на соединительного слоя. а также сам его состав позволяет сгладить дефекты соединяемых поверхностей, а нарушенный слой и фаска по кромке при отсутствии полировки не образуются. 10Наличие синтезируемого соединительного слоя, находящегося под давлением, толщина которого уменьшается, а плотность в процессе синтеза увеличивается, способствует удалению газообразных про дуктов синтеза по кромке структуры и значит формированию бездефектного соединительного слоя. Таким образом не требуются специальные газоотводные технологии, которые ведут к удорожанию 20 структур.Нанесение слоя из раствора в органической среде позволяет при менять метод пульверизации и получать плотные равномерные соединительные слои, что повыша ет качество соединения пластин. Органическая среда выполняет функцию связующей добавки, которая высыхает и удаляется еще до соединительных соединений боросиликатной системы при термиче ской обработке, т.е. любая органическая среда существенно не влияет на качество соединительного слоя.На фиг. 1 показана кремниевая подложка после формирования скрытого слоя, 35 пленки диоксида кремния, соединений поликристаллического кремния, пленки диоксида кремния и нанесения соединительного слоя указанного состава; на фиг,2 - моно- кристаллическая подложка беэ рельефа по сле нанесения пленки диоксида кремния и соединительного слоя указанного состава; на фиг,3 - структура после соединения кремниевых подложек; на фиг.4 - структура после вскрытия областей монокристалличе ского кремния, где 1 - кремниевая подложка с рельефом и-типа проводимости, 2 - скрытый слой и-типа проводимости,3 - пленка диоксида кремния, 4 - слой поликристаллического кремния беэ рельефа, 5 - 50 пленка диоксида кремния, 6 - соединительный слой указанного состава на подложке с рельефом, 7 - кремниевая подложка без рельефа, 8 - пленка диоксида кремния на подложке без рельефа, 9 - соединительный слой указанного состава на подложке с рельефом, 10 - соединительный слой из соединений боросиликатной системы, 11 - области монокристаллического кремния после вскрытия, 12 - пленка диоксида кремния.На кремниевой подложке 1 и-типа проводимости (фиг.1) формируют рельеф с углублениями, глубиной 25-65 мкм, Диффузией создают скрытый слой 2 п-типа, толщиной 3-6,5 мкм. На окисленный слой рельефа 3 наносят слой 4 поликристаллического кремния толщиной 26.3-130 мкм эпитаксиальным наращиванием. На него наносят пленку 5 диоксида кремния, толщиной 0,7-1,4 мкм, затем на нее методом пульверизации наносят слой 6 иэ следующего состава, мас.70: оксид бора 3-5, изопропиловый спирт 97-95 толщиной 1,3-63,7 мкм.На вторую кремниевую подложку 7 без рельефа (фиг.2) после нанесения пленки 8 диоксида кремния толщиной 0,7-1,4 мкм также наносят соединительный слой 9 укаэанного состава, такой же толщины, как на первую пластину, тем же методом. Пластины соединяют(фиг.3) под давлением не менее 0,3 кг/м и производят термическую обработку в азотной среде с расходом азо а (5,6-83) х 10 м /с при оптимальной температуре 1200-1215 С в течение 10-30 мин.Далее производят вскоьтие областей монокристаллического кремния двусторонней шлифовкой и односторонней полировкой. Завершается процесс нанесением пленки 12 диоксида кремния (фиг,4) толщиной 0,7-1,4 мкм,Применение оксида бора в качестве основного компонента соединительного слоя позволяет получить дешевые структуры больших диаметров, исключить применение высокоточной планириэации соединяемых поверхностей,(56) Клюбин З.ДМихайлов Ю,А., Сорокин М.Т, Структуры с диэлектрической изоляцией кремния электронной и дырочной проводимости, Электронная промышленность, Вып, 8/92 - 9/93, с. 46-48.Заявка Японии М 63 - 141345,кл. Н 011 21/76,. 1988.2002340 ставитель И. Серо хред М,Моргентал Корректор О. Г Редактор Т. Рыбалов Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва. Ж, Раушская наб 4/5 аказ 3176 зводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 Формула изобретенияСПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТРУКТУР ДЛЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОИ ИЗОЛЯЦИЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ, 5 включающий механическую обработку кремниевых подложек, формирование на поверхности монокристаллической подложки рельефа с углублениями и скрытого слоя; формирование слоя диоксида крем ния и слоя поликристаллического кремния толщиной больше глубины рельефа, соединение подложек между собой, термообработку под давлением и вскрытие областей монокристаллического кремния, отличающийся тем, что слой поликристаллического кремния формируют толщиной на 5 - 100 больше глубины рельефа, на слои поликристаллического кремния и на подложку без рельефа наносят дополнительный слой диоксида кремния, а на него - соединительный слой толщиной 5 - 95 от глубины рельефа подложек, состава, мас,ф,: Оксид бора 3-7 Спирт 95-97, термообработку проводят в азотной среде с расходом азота (5,6 - 83)10м/с.