Спосіб виготовлення структур кремній-на-ізоляторі

Спосіб виготовлення структур кремній наізоляторі який включає послідовне нанесення на монокремнієву підкладку шару ізолюючого окису, формування контактних областей э монокремнієвою підкладкою, нанесення полікремніевого шару, капсулюючого та просвітляючого покрить і рекристалізацію полікремнієвого шару лазерним опроміненням який відрізняється тим що перед нанесенням полікремнієвого шару в контактних областях з монокремнієвою підкладкою фрмують V-noдібні канавки в монокремнієвій підкладці а перед нанесенням капсулюючого та просвітляючого покрить поверхню полікремнієвого шару термічно обробляють в атмосфері азоту Винахід належить до галузі мікроелектроніки і може бути використаний для створення варакторних МОН-приладів на основі структур типу кремній на-ізоляторі (КНІ) з використанням скануючої лазерної, електропроменевої або інших видів рекристалізації полікремнієвого шару Відомий спосіб формування структур КНІ методом лазерної рекристалізації полікремнієвого шару при переміщенні розплавленої зони (РЗ), який включає послідовне нанесення на кремнієву підкладку шарів окислу кремнію, полікремнію, капсулюючого та просвітляючого покрить із SiO2 та S13N4, формування вузької розплавленої зони на весь діаметр підкладки і одноразове сканування цієї зони вздовж поверхні підкладки При цьому підкладку підігрівають в процесі рекристалізації - 1200°С [J - Р Colmge. Silicon-on-msulator technology//VLSI. Kluver Academic Publ, Norwell, 1991,228] В процесі рекристалізації, незважаючи на гуттєво ВІДМІННІ КТР плівки S1O2, S13N4, полікремнію, монокремнієвої підкладки KHf-система знаходиться в стані термомеханічної рівноваги Але після закінчення процесу рекристалізаціі і охолодження підкладки з КНІ-структурою до нормальних температур, як наслідок, масопереносу і отвердіння виникають напружене-деформовані стани, що приводять до деформації' і коробления підкладки із зміною геометричних розмірів до 20 мкм, неоднорідності рекристалізованоТ плівки по товщині в межах однієї підкладки, тобто, на початку сканування ця плівка © найтоншою, а кінці сканування - най товщою, що погіршує електрофізичні параметри плівки Відомий спосіб виготовлення структур кремній-на-ізоляторі, який включає послідовне нанесення на монокремнієву підкладку шару ізолюючого окису, формування контактних областей з монокремнієвою підкладкою, нанесення полікремнієвого шару, капсулюючого та просвітляючого покриття »рекристалізацію полікремнієвого шару лазерним опроміненням [Патент RU №2012948] В цьому способі за рахунок зменшення температури підігріву монокремнієво) підкладки, розмірів розплавленої зони і використання контактних областей з монокремнієвою підкладкою суттєво зменшує ппастичну деформацію підкладки і зміни ґі геометричних розмірів, але також існує масоперенос матеріалу рекристалізованого полікремнію в межах смужок сканування по всій підкладці при кожному проходженні променя Це приводить до неоднорідності електрофізичних параметрів по всій підкладці, зокрема, порогових напруг КНІ МОН-приладних структур до ЗСМ0%, тим самим погіршує електрофізичні параметри приладів В основу винаходу поставлено завдання створити спосіб виготовлення структур кремній-наізоляторі, в якому за рахунок введення нової операції забезпечується зменшення напружено деформованих станів в структурах кремній-наізоляторі після лазерної рекристалізації полікремнієвого шару, покращення однорідності електрофізичних параметрів по всій поверхні полікремнієво N. 5Г 34721 го шару на монокремнієвій підкладці і тим самим покращення електрофізичних параметрів приладів а також умов складання приладів (розділення монокремнієвої підкладки на кристал та монтажу приладів) Поставлене завдання вирішується тим, що в способі виготовлення структур кремній наізоляторі, який включає послідовне нанесення на монокремнієву підкладку ізолюючого окису, формування контактних областей з монокремнієвою підкладкою нанесення полікремнієвого шару капсулюючого та просвіт пяючого покрить і ла?єрну рекристалізацію попікремнієвого шару лазерним опроміненням згідно з винаходом перед нан'э( енням полікремніг вого шару в контактних областях з монокремнігвою підклядкою формують V подібні канавки в монокремчігвій підкладці а перед нане сенням капсулюючого та просвігляючого покрить поверхню полікремнієвого шару термічно оброб ляють в атмосфері азоту Додаткове введення у вихідну КНІ структуру періодично повторюваних канавок змінює профіль рекристалізованої поверхні попікремнію на підкладці Тому в процесі переміщення розплавленої зони полікремнію, його наступного отвердіння і рекристатэацн у відповідності до профілю оброблюваної поверхні буде змінюватись напрям поверхневої деформації підкладки і масопереносу Величини деформації А)У ЛІУ або зміни геометричних розмірів будуть пропорцюнапьними ВІДПОВІДНО максимальним відстаням між кзнавками сусідніх зон розділення на кристали або розмірам кристалів Лх Ду На відміну від того як деформація і масоперєнос є пропорцюнальиими діаметру підкладки при стандартній рекристалізації Результуючі деформації і масоперєнос будут визначатись відс танями між канавками при цьому канавки відіграють ропь своєрідних демпферних поверхне вих елементів В процесі РРЗ-скянування і перемі щення РЗ приводить до масопереносу матеріалу рекристалізованої плівки полікремнію Тому на по чатку рекристалізації (початку підкладки) товщина неперервної плівки є завжди тоншою ніж в КІНЦІ підкладки і має клиноподібний профіль Канавки суттєво змінюють механпм масопереносу матеріа лу по поверхні підк іадкм в процесі РРЗ При переміщенні РЗ в межах кристалу і попаданні в зону ка навки рекристалізація призупиняється оскільки змінюються теплові умови у структурі КНІ плівок - тобто виникає тепповий контакт плівки полікремнію з підкладкою що є добрим геппотдводом V канавки одержані анпотопмим травленням і мають бокові грані з кристалографічною орієнтацією (111) енергія сплавлення для цих граней є мінімальною Тому при ПІДХОДІ РЗ до канавки а напрямі сканування відбувається сплав лення полікремнію з боковою гранню канавки і масоперєнос матеріалу для одного кристалу призупиняється Пюля проходження лазерного променя через канавку і на п виході з наступної грані канавки знову утворюється РЗ п затравлювання з підкладкою і переміщення до наступної канавки Так повторюється процес від кристалу до кристалу Оскільки розміри кристалу становлять в середньому 3-5% від діаметра підкладки - зміни товщини рекристалізованої плівки в межах підкладки практично немає, що покращує електрофі зичні параметри рекристалізованої плівки і приладів виготовлених на її основі - однорідність порогових напруг по поверхні підкладки, рухливості носив струмів втрат Після проведення термічної обробки полікремнієвпго шару в атмосфері азоту при нанесенні капсулюючого S1O2 атоми азоту частково дифундують із полікремнію в SiO? що покращує морфологію поверхні рекристалізованої плівки внаслідок покращання и змочуваності від введення атомів азоту в плівку капсулюючого SiO? 1 як наслідок покращує електрофізичні параметри рекрис гайнованої плівки і приладів виготовлених на її основі - однорідність порогових напруг по поверхні підкладки рухливості носив, струмів втрат Суть способу пояснюється фігурою на якій 1 - монокремнігва підкладка 2 - ізолюючий шар, 3 - полікремнігвий шар 4 - капсулююче покриття 5 - просвітляюче покриття 6 7 - V- подібні канавки в зонах розділення на кристали 8 - V-подібна канавка поза областю розділення на кристали (проміжна) 9 - напрям сканування лазерного променя 10 - напрям ди лазерного променя 11 — розплавлена зона 12 - масоперєнос полікремнієвого шару Спосіб виготовлення структур кремній наізоляторі включає послідовне нанесення на монокремнієву підкладку 1 шару ізолюючого окису 2 в якому формують контактні області з монокремнієвою підкладкою 1, а в них формують V-подібні канавки 6 7 8 в монокремнієвій підкладці 1 нанесення полікремнірвого шару 3 який термічно обробляють в атмосфері азоту поверх нього нанесення капсулюючого 4 та просвітляючого 5 покрить і рекристалізацію полікремнієвого шару З лазерним опроміненням 10 Приклад Даним способом було виготовлено підкладку з КНІ структурою і на цій основі методами інтегральної технологи сформовані варакторні МОН приладні структури За підкладку 1 брали монокристалічну кремнієву підкладку КДБ-10 (100) Термічним окисленням було одержано ІЗОЛЯЦІЙНИЙ шар SiO? 2 товщиною 1,0 мкм Методами фотолітографії і травлення БЮг відкрито контактні області в полюючому шарі 2 у ВИГЛЯДІ смужок шириною 5 мкм Вказані смужки - одна посередині зони розділення R і дві 6 і 7 - симетрично до 8 на відстані Lp-ЮО мкм Після відкриття в S1O2 контактних областей з монокремнієвою підкладкою анізотропним травпенним ствооюють V-подібні канавки 6 7 8 в монокремнієвій підкладці 1 і послідовно наносять шар попікремнію 3 товщиною 0 5 мкм методом розкладу моносилану в реакторі пониженого тиску при Т=625'С шари капсулюючого покриття 4 товщиною 0 6 мкм і просвітлюючого - 5 товщиною 0 1мкм Перед нанесенням шарів 4 5 (S1O2 * ShN