Спосіб виготовлення кристалу кремнієвого напівпровідникового приладу з відокремлюючими областями
Номер патенту: 45871
Опубліковано: 15.04.2002
Автори: Зуєва Тетяна Костянтинівна, Копаєва Ольга Вікторівна, Солодовнік Анатолій Іванович, Полухін Олексій Степанович, Рачинський Любомир Ярославович, Тетерьвова Наталія Олексіївна
Формула / Реферат
1. Спосіб виготовлення кристала кремнієвого напівпровідникового приладу з периферійними відокремлюючими областями, який включає формування на плоскій поверхні підложки n-типу провідності маскувального покриття і зон металу – розчинника на основі алюмінію відповідно до конфігурації відокремлюючих областей, видалення маскувального покриття, занурення і термоміграцію зон крізь підложку у вакуумі, створення за допомогою дифузії і, в разі необхідності, фотолітографії випрямних і інжектуючих плоских р-n переходів кількістю не менше одного, по усій підложці або локально, однобічну пасивацію випрямних р-n переходів, металізацію і поділення підложки на кристали, який відрізняється тим, що випрямні р-n переходи на підложці створюють дифузією в процесі термоміграції, занурення зон в підложку перед термоміграцією здійснюють при температурі, яка відповідає тиску насиченої пари алюмінію 10-4 – 10-2 мм.рт.ст., а термін 1 і температуру Т1 процесу термоміграції вибирають такими, що
де
Ті - температура наступних за термоміграцією високотемпературних обробок,°С, а і - термін цих обробок, годин.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що маскувальне покриття перед термоміграцією видаляють поблизу зон і в тих місцях, де дифузією під час термоміграції формують плоскі р-n переходи, при цьому в тих місцях, де дифузію алюмінію не проводять, маскувальне покриття зберігають.
3. Спосіб за пп. 1,2, який відрізняється тим, що перше маскувальне покриття, яке видаляють перед термоміграцією поблизу зон і в місцях створення випрямних р-n переходів, і друге покриття, що запобігає дифузії під час термоміграції, мають різні терміни видалення стравлюванням, при цьому термін стравлювання першого покриття менший, ніж другого.
4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що до термоміграції на підложку наносять акцепторну домішку з більш високою, ніж у алюмінію, граничною питомою розчинністю і меншим коефіцієнтом дифузії.
5. Спосіб за пп. 1 - 4, який відрізняється тим, що одночасно з формуванням р-n переходів створюють розгалужувальні кільця.
6. Спосіб за пп. 1 - 5, який відрізняється тим, що температура термоміграції дорівнює 1140-1280°С.
7. Спосіб за пп. 1 - 6, який відрізняється тим, що занурення зон в підложку здійснюють при температурі 980-1120°С.
8. Спосіб за пп. 1 - 7, який відрізняється тим, що перед термоміграцією до камери вміщують додаткові наважки алюмінію або його сплаву, які випаровуються під час процесу.
Текст
1 Спосіб виготовлення кристала кремнієвого напівпровідникового приладу з периферійними відокремлюючими областями, який включає формування на плоскій поверхні підложки п-типу провідності маскувального покриття і зон металурозчинника на основі алюмінію ВІДПОВІДНО ДО конфігурації відокремлюючих областей, видалення маскувального покриття, занурення і термоміграцію зон крізь підложку у вакуумі, створення за допомогою дифузії і, в разі необхідності, фотолітографії випрямних і інжектуючих плоских р-п переходів КІЛЬКІСТЮ не менше одного, по усій ПІДЛОЖЦІ або локально, однобічну пасивацію випрямних р-п переходів, металізацію і поділення підложки на кристали, який відрізняється тим, що випрямні р-п переходи на ПІДЛОЖЦІ створюють дифузією в процесі термоміграцм, занурення зон в підложку перед термоміграцією здійснюють при температурі, яка відповідає тиску насиченої пари а л ю м ш і ю 1 0 4 - 1 0 м м р т с т . а термін Т і і температуру Ті процесу термоміграцм вибирають такими, що е ТІ • Ті = (0,2^0,5)£т,-Ті, Д Т. - температура наступних за термоміграцією високотемпературних обробок,°С, а Г і - термін цих обробок, годин Винахід належить до електронного приладобудування і може бути використаний при виготовленні кристалів кремнієвих потужних силових напівпровідникових приладів ДІОДІВ, тиристорів, симисторів (тріаків), фототиристорів, фототріаків тощо, а також однокристальних модулів на основі цих приладів Відомим Є спосіб виготовлення напівпровідникового приладу (Патент США №4290830 H01L 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що маскувальне покриття перед термоміграцією видаляють поблизу зон і в тих місцях, де дифузією під час термоміграцм формують плоскі р-п переходи, при цьому в тих місцях, де дифузію алюмінію не проводять, маскувальне покриття зберігають 3 Спосіб за пп 1,2, який відрізняється тим, що перше маскувальне покриття, яке видаляють перед термоміграцією поблизу зон і в місцях створення випрямних р-п переходів, і друге покриття, що запобігає дифузії під час термоміграцм, мають різні терміни видалення стравлюванням, при цьому термін стравлювання першого покриття менший, ніж другого 4 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що до термоміграцм на підложку наносять акцепторну домішку з більш високою, ніж у алюмінію, граничною питомою розчинністю і меншим коефіцієнтом дифузії 5 Спосіб за пп 1 - 4, який відрізняється тим, що одночасно з формуванням р-п переходів створюють розгалужувальні кільця 6 Спосіб за пп 1 - 5, який відрізняється тим, що температура термоміграцм дорівнює 1140-1280°С 7 Спосіб за пп 1 - 6, який відрізняється тим, що занурення зон в підложку здійснюють при температурі 980-1120°С 8 Спосіб за пп 1 - 7, який відрізняється тим, що перед термоміграцією до камери вміщують додаткові наважки алюмінію або його сплаву, які випаровуються під час процесу 21/225, заявлений 16 10 1979, "Спосіб селективної дифузії алюмінію в кремнієву напівпровідникову підложку", приклад 4), згідно до якого на плоску кремнієву підложку з дзеркально полірованою поверхнею, яка має потрібну товщину і рівень питомого опору, з двох боків наносять, наприклад за допомогою напилення, алюміній За допомогою фотолітографії і витравлення формують сітку згідно з топологією наскрізних відокремлюючих обла 00 ю 45871 стей, потім для формування плоских р-n переходів з двох боків наноситься сплав Al-Si, який за допомогою фотолітографії і стравлення видаляється на МІСЦІ майбутньої меза-канавки Після цього проводять високотемпературну обробку, під час якої одночасно створюють наскрізні периферійні відокремлюючи зони (далі - відокремлюючи області) майбутнього приладу Надалі за допомогою дифузії фосфору створюють емітерний р-n перехід, здійснюють меза - пасивацію випрямних переходів за допомогою скла, металізацію контактних площин і поділення підложки на окремі кристали Способу притаманні певні вади невисока технологічність і громіздкість способу через необхідність багаторазового нанесення металу з двох боків підложки з наступними фотолітографіями, необхідність в довготермінових термообробках, що пов'язані з отриманням відокремлюючих областей змиканням дифундуючого з обох боків алюмінію, великі витрати корисної площини приладу, що обумовлені боковою дифузією алюміній) в відокремлюючих областях, обмеження щодо товщини підложки і, отже, щодо напруги приладів, яке обумовлене квадратичною залежністю терміну дифузії від товщини підложки, критичність процесу до складу сплаву Al-Si і температурно-термінового регламенту дифузії, труднощі після дифузійного очищення підложки від залишків дифузанту - важковидаляємого алюмосилікату, неможливість внаслідок тривалої високотемпературної обробки дістатися приладу з модульованим по площині значенням терміну життя неосновних носіїв заряду в високоомній області вихідного кремнію, неможливо використовувати підложки, які мають шліфовану або ХІМІЧНО травлену після шліфування поверхню Відомим Є також спосіб виготовлення кремнієвих напівпровідникових приладів (Lishner D J et al , J Electrochem Soc , vol132, No12, 1985, pp 2997-3001), згідно з якими на підложку, яка має поліровану поверхню, наносять шар алюмінію 14 мкм завтовшки За допомогою фотолітографії і витравлювання формують сітку згідно з топологією відокремлюючих областей Потім підложку вміщують в обладнання термоміграцм (зонної плавки з градієнтом температури), де вона підлягає однобічному підігріву в атмосфері аргону з домішком 1% кисню Під час нагріву алюмінієві зони розплавляються і, насичуючись кремнієм, занурюються вглиб підложки Просуваючись в полі градієнту температури крізь підложку від більш холодної поверхні до більш гарячої, зона залишає позаду себе перекристалізований "слід" область монокристалічного кремнію, леговану алюмінієм до межі розчинності при температурі процесу Таким чином створюють відокремлюючи наскрізні р+ області по межах майбутніх приладів В цьому випадку додавання кисню до аргону запобігає ерозії підложки і створює таке маскуюче покриття, яке перешкоджає розтіканню розплаву зон по поверхні підложки до занурення Після термоміграцм шліфуванням і поліруванням отримують потрібну товщину підложки, далі за допомогою дифузії і фотолітографії формують плоскі випрямні і еміте рний (інжектуючий) р-n переходи і водночас відбувається "розпнка" р-n переходів відокремлюючих областей, потім здійснюють пасивацію випрямних р-n переходів, металізацію і поділення підложки на окремі кристали Такий спосіб (який застосовується з певними змінами низкою фірм-виготовлювачів потужних напівпровідникових приладів) також має недоліки витрати корисної площини приладу, що обумовлені "розпнкою" р-n переходів відокремлюючої області (вміст алюмінію після термоміграцм там сягає10 19 см 3 ), через тривалий термін високотемпературної обробки після термоміграцм неможливо одержати прилад, який має модульований по площині термін життя неосновних носіїв заряду в високоомній області вихідного п- кремнію і "вбудований" гетер, неможливість використання підложок, що мають шліфовану або ХІМІЧНО травлену після шліфування поверхню (яка має гетеруючі властивості), тому що безпосередньо до шліфованої поверхні напилені зони не занурюються Найбільш близьким за технічною суттю і технічним результатом, що досягається є спосіб виготовлення кремнієвих структур з наскрізними відокремлюючими р+ областями (технологічний процес виготовлення оптотріаків ТС0115, номер 0214090 01ЗЭТ Ж0013 00003, - Запорізьке ВО "Перетворювач", 1995р) Згідно з ним на кремнієвій ПІДЛОЖЦІ п- типу провідності із шліфованою поверхнею вирощують маскуючий шар двоокису кремнію, в якому за допомогою фотолітографії створюють малюнок згідно з топологією відокремлюючих областей На маскованій поверхні підложки за допомогою вибіркового змочування розплавом відкритих ділянок кремні (двоокис кремні розплав не змочує) формують сітку ЛІНІЙНИХ ЗОН ПІСЛЯ видалення окисної маски проводять термоміграцію в вакуумі, під час якої розплавлені зони мігрують крізь підложку в полі градієнту температури, формуючи сітку відокремлюючих областей Після термоміграцм товщину підложки доводять шліфуванням до потрібної Під час шліфування видаляються продукти міграції з стартового і фінішного боків підложки Потім В ПІДЛОЖЦІ за допомогою дифузії формують випрямні переходи, що мають глибину 65-75 мкм, і водночас відбувається дифузійна "розпнка" р-n переходів відокремлюючих областей За допомогою окисного маскування, фотолітографії і локальної дифузії створюють шжектуючі емітерні переходи, потім відкривають випрямні р-n переходи і відбувається їх склопасивація в меза - канавці Після металізації підложку поділяють на готові кристали скрайбуванням Недоліки способу громіздкість технологічного маршруту, пов'язана з необхідністю подвійної механічної обробки підложок, витрати корисної площини приладу, зумовлені довготерміновою дифузійною розгонкою р-n переходів відокремлюючої області, неможливість через довготермінову високотемпературну обробку одержати прилад з модульованим по площині терміном життя неосновних носив заряду в високоомній п- області і з вбудованим геттером В основу винаходу поставлено задачу в спо 45871 собі виготовлення кристалу кремнієвого напівпроЗгідно винаходу, занурення зон до підложки відникового приладу з периферійними відокремздійснюють при температурі 980 - 1120°С люючими областями шляхом формування випряЗгідно винаходу перед термоміграцією до камних р-п переходів дифузією під час термоміграції мери вміщують додаткові наважки алюмінію або його сплаву, які випаровуються під час процесу - забезпечити спрощення технологічного процесу і підвищення технологічності при скороченні загаПричинно-наслідковий зв'язок льного терміну високотемпературних технологічВикористовуючи термоміграцію як швидкий них операцій, зниження внаслідок цього енергетизасіб створення відокремлюючих областей ВІДПОчних витрат і витрат площини приладу, які ВІДНО до прототипу і аналогу, обов'язковою була обумовлені розгонкою р-п переходів відокремлюоперація шліфування підложок після термоміграючих областей, підвищення якості приладу за рації Потрібно було видалити з поверхні підложок хунок модулювання по площині терміну життя неспродукти міграції сполуки алюмінію, кремнію і кисновних носіїв заряду в високоомній області і з ню - які викликали значні ШКІДЛИВІ механічні напрупериферійним вбудованим геттером ги в підложках Це, в свою чергу, вело до необхідності формувати після механічної обробки Крім вказаного вище технічного результату випрямні р-п переходи шляхом довготривалої дивинахід, що заявляється, дозволяє зменшити ріфузії акцепторного домішку, яка супроводжувалавень зворотного струму і підвисити блокуючу влася дифузійною розгонкою вертикальних р-п перестивість приладу за рахунок неоднорідного по тоходів відокремлюючих областей Це зводило вщині кристалу градієнту концентрації нанівець ще одну перевагу термоміграції рідка акцепторного домішку в відокремлюючій області зона, мігруючи крізь кремній, очищає близько розВ способі виготовлення кристалу кремнієвого ташовані області від шкідливих швидкодифундуюнапівпровідникового приладу з периферійними чих ДОМІШКІВ Після термоміграції термін життя відокремлюючими областями, який включає, неосновних носив заряду в п- кремнії поблизу зоформування на плоскій поверхні підложки пни, що невдовзі промігрувала, є вищим, ніж в об'типу провідності маскувального покриття і зон меємі Крім того, слід занурення зони -шар полікристалу - розчинника на основі алюмінію ВІДПОВІДНО талічного кремнію - має геттеруючі властивості до конфігурації відокремлюючих областей, видалення маскувального покриття, занурення і терТехнічне рішення, що заявляється, передбамоміграцію зон крізь підложку у вакуумі, створення чає формування плоских випрямних р-п переходів за допомогою дифузії і, в разі необхідності, фотоу процесі термоміграції Як швидкодифундуючий літографії випрямлених і інжектуючих плоских р-п акцепторний домішок використовується алюміній, переходів КІЛЬКІСТЮ не менше одного по усій підякий частково випаровується під час занурення ложці або локально, однобічну пасивацію випрямзон в об'єм підложки, а також після завершення них р-п переходів, металізацію і поділення підложтермоміграції у вакуумі з "фінішного" боку підложки на кристали згідно винаходу, випрямні р-п ки Окрім алюмінію і кремнію розчин-розплав зони переходи на ПІДЛОЖЦІ створюють дифузією в проможе вміщувати також і ІНШІ елементи галій, герцесі термоміграції, занурення зон в підложку перед маній, олово тощо ВІДПОВІДНО вимогам до відокретермоміграцією здійснюють при температурі, яка млюючих областей щодо електрофізичних пара4 2 відповідає тиску насиченої пари алюмінію 10 -10 метрів носив і таке інше для конкретного приладу Вилучається етап видалення продуктів міграції за - мм рт ст , а термін х1 і температура Т1 процесу допомогою шліфування і багатогодинний після термоміграції вибирають такими, що міграційний термічний цикл створення випрямних х1 • Т1 = ( 0 , 2 - 0 , 5 ) 2 Т|-Х|, Д переходів Завдяки значно більшій поверхневій концентрації алюмінію під час дифузії в вакуумі, Ті-температура наступних за термоміграцією порівняно з дифузією з домішковосилікатного високотемпературних обробок, °С, а скла, створення плоских випрямних переходів під Х| термін цих обробок, годин час термоміграції відбувається набагато швидше, і Згідно винаходу, маскуюче покриття перед часу, який відведено на процес термоміграції, дотермоміграцією видаляють поблизу зон і в тих місстатньо для заглиблювання фронту випрямних р-п цях, де дифузією під час термоміграції формують переходів на потрібну глибину, (яка, природно, плоскі р-п переходи, при цьому в тих місцях, де збільшується під час наступних термообробок піддифузія алюмінію не має проводитись, маскувальложки) Зберігається модуляція терміну життя нене покриття зберігають основних носив заряду, яка створена термоміграЗгідно винаходу, перше маскувальне покриття, цією Це, в свою чергу, веде до зниження яке видаляється перед термоміграцією, і друге зворотного струму високовольтних випрямних р-п маскувальне покриття, що запобігає дифузії під переходів Зберігається також гетеруючий шар час термоміграції, мають різні терміни видалення пол і кристалічного кремнію в місцях занурення зон стравлюванням, при цьому термін стравлювання у першого покриття менший, ніж у другого Досягнення цих технічних результатів ВІДПОВІДНО до технічного рішення, що заявляється, є насЗгідно винаходу, до термоміграції на підложку лідком проведення перед міграційних операцій і наносять акцепторний домішок з більш високою, власно термоміграції в умовах, які дозволяють ніж у алюмінію, граничною питомою розчинністю і зберегти обидві поверхні підложки придатними меншим коефіцієнтом дифузії для наступних фотолітографічних обробок і маскуЗгідно винаходу, одночасно з формуванням рвання Зони на ПІДЛОЖЦІ, яка має шліфовану, ХІМІп переходів створюють розгалужувальні кільця ЧНО стравлену або поліровану поверхню, не висуЗгідно винаходу, температура термоміграції ваються над поверхнею, а занурені вглиб дорівнює 1140- 1280°С е 45871 8 дифузії алюмінію з пари під час термоміграцм в ті місця, де вона небажана Такою маскою може бути товстий шар термічного двоокису кремнію, нітрид кремнію тощо, оброблений з використанням фотолітографії Обробка ведеться таким чином, щоб зона перед міграцією не торкалася цієї маски Маскою ж під час формування зон високотемпературним вибірковим змочуванням є шар домішковосилікатного скла (фосфоро-, боро- або алюмоборосилікатного тощо) або окис кремнію з меншою товщиною і СТІЙКІСТЮ Після формування зон підложка потерпає витравлювання, наприклад, у фтористоводневій кислоті При цьому тонка маска стравлюється, а більш товста і стійка стравитись не встигає Таким чином можна здійснювати маскування при створенні розгалужувальних кіТемпературно-терміновий режим міграції вилець в планарному варіанті пасивацм, катодної бирають таким, щоб занурення зон здійснювалося області діоду прямої полярності тощо Можливо при температурі помітного випаровування алюмітакож робити попередню загонку повільнодифуннію, коли тиск його насиченої пари сягає 10 4-10 2 дуючого домішку з високою граничною питомою мм рт ст Це температура в межах 980 - 1120°С розчинністю, наприклад, бору і/або галію перед Якщо занурення відбувається при більш низькій термоміграцією Цей домішок не формує фронт температурі, нема істотного випаровування алюплоского р-n переходу під час термоміграцм, але мінію, і випрямним р-n переходам формуватись його наявності інколи потребує концентраційний практично ні з чого Якщо ж температура зануренпрофіль певного приладу ня зон перебільшує верхнє значення, то зона повністю випаровується, не встигаючи зануритись до Додаткова перевага способу, що заявляється, об'єму підложки Умови занурення зон визначапов'язана з дотриманням товщини паяного шва ються конструктивними особливостями обладнан"кристал - основа" під час збирання готового приня термоміграцм, які не мають відношення до суті ладу По межах відокремлюючих областей в містехнічного рішення, що заявляється цях виходу зон на фінішну поверхню підложки при термоміграцм в вакуумі залишаються нерегулярні Таким чином, використання відрізняючих осомікровиступи заввишки 20-40 мкм і 100-250 мкм бливостей технічного рішення, що заявляється, у завширшки, тоді як уся зона після виходу на "фінісукупності з відомими ознаками, дозволяє створюшну" поверхню підложки випаровується Ці вистувати за допомогою термоміграцм тонкі підложки пи запобігають одержанню під час пайки так звавеликого діаметру з відокремлюючими областями і них "клиновидних" паяних швів, коли товщина плоскими р-n переходами - по усій поверхні або шару припою з одного боку кристалу майже нулокально (при наявності маски), що не потребують льова В такому випадку мікровиступи є гарантією подалі механічної обробки рівномірності товщини паяного шву, що підвищує В необхідних випадках ( наприклад, якщо каексплуатаційну надійність приладу мера обладнання термоміграцм не заповнена вщерть) до камери вносять додаткове джерело Таким чином розкривається причиннопари алюмінієвого дифузанту - наприклад, у винаслідковий зв'язок між сукупністю ознак передбагляді навісок металу алюмінію або його сплаву чуваного винаходу і технічним результатом, що досягається і є наслідком виявлення нових власВикористовуючи технологи, які наведено як тивостей способу аналоги, виробники приладів з термоміграційними відокремлюючими областями в змозі оброблювати Технічне рішення, що заявляється, ілюстровапідложки діаметром до двох дюймів ( 50 мм ) і зане малюнками втовшки не менш, як 0,33мм Запропоноване техФіг 1 Кремнієва підложка після суцільного нічне рішення дає змогу обробляти підложки діаокисного маскування і формування зон метром три дюйми і більше, які мають товщину Фіг 2 Підложка після термоміграцм, поєднаної 0,25мм і навіть менше з формуванням плоских випрямних р-n переходів дифузією Під час наступних, порівняно коротких, термічних обробок (дифузія фосфору, долегування, окиФіг 3 Та ж сама підложка з готовими кристаслення), не відбувається помітної розгонки вертилами тріака перед розділенням кальних р-n переходів за межі області, яка Фіг 4 Підложка після окислення і загінки бору очищається міграцією рідкої зони Підсумковий Фіг 5 Та Ж сама підложка після термоміграцм термін високотемпературних операцій при цьому Фіг 6 Підложка після окислення, фотолітограобмежується Менше значення межі емпіричного фії і напилення алюмінію в канавки коефіцієнту обмежене глибиною розгонки р-n пеФіг 7 Та ж сама підложка після фотолітограреходу відокремлюючої області, а більша межа фії, витравлювання залишків алюмінію і окислу можливістю створення емітеру потрібної глибини з Фіг 8 Та Ж сама підложка після термоміграцм ВІДПОВІДНОЮ, концентрацією носив Фіг 9 Дюдні модулі перед розділенням (Цифри, що позначають елементи креслень, пояснено Розширення можливостей технічного рішення, нижче) що заявляється, відтворюється за рахунок додаткового маскування поверхні підложки Заздалегідь ВІДОМОСТІ, ЯКІ підтверджують можливість здійсформована маска достатньої СТІЙКОСТІ запобігає снення винаходу Як конкретний приклад здійспідложки Найпридатнішою в даному випадку є технологія високотемпературного вибіркового змочування з використанням окисного або нітридного маскування, але можливо також нанесення алюмінію до канавок будь-яким іншим способом напиленням, осадженням з алюмоорганічних сполук тощо з наступною фотолітографією і стравленням Маскувальне покриття (окис або домішковосилікатне скло) поблизу зон - на відстані не менше як 100 мкм від їх країв ) перед термоміграцією видаляють, уникаючи взаємодії розплаву з окисом і утворення важковидаляємого абразиву До того ж окис поблизу зони заважає випаровуванню надлишку алюмінію при зануренні зон у вакуумі 45871 10 нення способу, що заявляється, наводимо процес ди мали при зворотному струмі не більш, як 50 виготовлення мезапланарного тріака на струм 16А мкА напруги пробою 10501100В в прямому і і напругу 1000В Як вихідна використовується під1410±92В в зворотному напрямі Пряма напруга ложка із кремнію електронного типу провідності з відкритого тріаку складала 1,45±0,05В при струмі питомим опором 32 Ом-см, діаметром 76 мм, 280 20А мкм завтовшки з плоскою поверхнею, яку після Приклад 2 Пленарний тиристор на струм 25А і двобічного шліфування підтравлюють в кислотнонапругу 1600В виготовляється на кремнієвій ПІДму протравлювачі, що містить в собі суміш фториЛОЖЦІ n-типу провідності діаметром 76мм, 290 мкм стоводневої і азотної кислот з водою Глибина завтовшки, яка має питомий опір 40 Ом-см Підговитравлювання дорівнює 5-7 мкм з кожного боку товка поверхні підложки така ж, як в попередньому На ПІДЛОЖЦІ 1 (Фіг 1) за допомогою термічного окиприкладі На поверхні підложки 1 (Фіг 4) вирощуслення вирощують шар двоокису кремнію 2, потім ють шар двоокису кремнію завтовшки 1,1-1,2 мкм за допомогою фотолітографії відкривають і витраЗа допомогою фотолітографії і селективного траввлюють у буферному травильному розчині конфілення його видаляють з усієї поверхні, крім промігурацію майбутніх відокремлюючих областей кважків між розгалужуючими кільцями 13 на "стартодратну сітку з топологічним кроком 41x41 мм і вій" поверхні підложки Форми цих проміжків ЛІНІЯМИ завширшки 50 мкм В витравлених вікнах замкнені контури з закругленнями в кутах Тополоформують зони Al-Si 3 за допомогою високотемгічний крок квадратна сітка 5,3x5,3 мм (розмір пературного виборчого змочування Процес здійсмайбутнього кристалу планарного тиристора) З нюється при температурі 750-800°С в вакуумі не зворотного боку підложки окис стравлюється погірше як 2x10 4 мм ртст в обладнанні формуванвністю На підложку наносять джерело дифузії, яке ня, яке являє собою модифікований слайдер Шимістить бор, і проводять загонку бору в області рина одержаних зон 3 складає (з врахуванням майбутніх р-п переходів 14 і розгалужуючих кілець підтравки під край окисної маски) 75-85мкм, а гли15 бина - 15-20 мкм Формування зон здійснюється Боросилікатне скло стравлюють, а натомість за рахунок травлення підложки алюмінієм Після нарощують тонкий шар окисної маски для розплаохолодження сформованих зон край розплаву має ву під час формування зон За допомогою фотоліувігнуту форму і не видається над поверхнею підтографії і селективного травлення в маскуючому ложки по усій м площині Після формування зон шарі відкривають по межах майбутніх приладів маскуючий окис видаляється витравлюванням у квадратну сітку вікон завширшки 50 мкм і, як у пофтористоводневій кислоті Процес термоміграцм передньому прикладі, формують дискретні зони здійснюється в устаткуванні термоміграци з викоПісля формування зон підложку обробляють в ристанням резистивного нагрівного пристрою фтористоводневій кислоті таким чином, що тонкий Підложки В касетах розташовують на ЗОВНІШНІЙ окис видаляється, а товста окисна маска зберігаповерхні нагрівачів вертикально Підйом темперається надалі Поблизу зон окис відсутній Термомітури здійснюють до температури 1050+1080°С, грацію проводять в таких самих умовах, як і в попри якій відбувається занурення зон Власно терпередньому прикладі Під час термоміграцм моміграція відбувається при температурі формуються відокремлюючи області 4 (Фіг 5), пло1210-1240°С Вакуум під час процесу складає (2скі дифузійні області 5 і 6, які утворюють з вихід3) 10 4 мм ртст Після термоміграцм (Фіг 2) в підним кремнієм колекторний 7 і анодний 8 р-п переложці сформувалися відокремлюючи області 4, які ходи і розгалужуючи кільця 16 за рахунок дифузії створюють з вихідним кремнієм 1 вертикальні р-п алюмінію переходи, а також створені дифузією шари 5,6, які створюють з областю вихідного кремнію плоскі "Верхня" (яка прилягає до розгалужуючих ківипрямні р-n переходи 7,8 Глибина розташування лець) частина р-п переходу відокремлюючої облатаких переходів дорівнює 30-35 мкм Надалі на сті має меншу величину градієнту концентрації ПІДЛОЖЦІ (ФігЗ) за відомими технологічними проалюмінію, ніж "нижня" частина, час розгонки якої цесами створюють емітери 9 Після ЦЬОГО за доменший, бо зона просувалася, згідно до малюнку, помогою фотолітографії і глибинного травлення в згори донизу, і верхня частина почала розганятися суміші фтористоводневої, азотної і крижаної оцтоще тоді, коли нижня частина ще не сформувалася вої кислот витравлюють меза-канавки 10, глибина Такий розподіл градієнту концентрації домішку в ряких сягає 100-120 мкм, і які за відомим процесом п переході відокремлюючої області зберігається пасивують свинцево алюмосилікатним склом Піспід час подальших (порівняно коротких) термічних ля витравлювання "вікон" для контактів формуєтьобробок Це підвищує пробивну напругу анодного ся за відомими процесами металізація на катодр-п переходу Наступні операції окислення, дифунім боці, застосовуючи магнітну маску, напилюють зію фосфору для створення емітеру, пасивацію ршар алюмінію 11, а на анодному - трьохпрошаркоп переходів в планарному варіанті - виконують так ву металізацію Ti-Ni-Ag 12 На фіг 3 помітно, що в само, як і в попередньому прикладі Металізацію з структурі тріака емітер прямо орієнтованого тирисобох боків наносять однакову трьохшарове потору і управляюча область сформовані на "фінішкриття Ti-Ni-Ag з фотолітографією катодної поверному" (стосовно напрямку міграції") боці підложки, хні підложки а емітер зворотно орієнтованого тиристору - на Приклад 3 Кристал дюдного модуля на струм "стартовому" боці Можливе і протилежне розта10А і напругу 800В виготовляється на кремнієвій шування областей щодо напрямку міграції ПІДЛОЖЦІ n-типу провідності з питомим електричним опором 20 Ом х см діаметром 45мм Підложку Після ІСПИТІВ І маркування браку підложку пошліфують до товщини 250 мкм, після чого на м діляли на окремі кристали скрайбуванням Прилаповерхні нарощують шар термічного двоокису 11 45871 12 кремнію 0,8-1,2мкм завтовшки За допомогою фоково захищено за допомогою окислу Після його толітографії на ПІДЛОЖЦІ створюють сітку канавок видалення проводять дифузію фосфору з боку 17 ( Фіг 6) шириною 50 мкм, глибиною 20 мкм з "стартової" поверхні підложки, а на протилежній топологічним кроком 3,2 х 3,2 мм На підложку наповерхні проводять дифузію бору Після сполуче+ пилюють алюміній за допомогою електронноної дифузії підложка має під контактну п область і 5 променевої пушки в вакуумі не гіршому як 1x10 потрібний профіль випрямного переходу Надалі, ммртст - завтовшки 12-15 мкм За допомогою як і в попередніх прикладах, створюють мезафотолітографії і обробки в суміші ортофосфорної, профіль, пасивують свинцево алюмосилікатним оцтової і азотної кислот з водою алюміній видалясклом, відкривають контактні вікна і створюють за ють з поверхні підложок поза канавками Надалі відомою технологією контакти на катодну поверхокис видаляють на зворотному боці підложки і поню локально 21 (Фіг 9) і на анодну - по усій поверблизу зон 18 (на відстані 100 мкм, і він залишаєтьхні підложки 22 ся тільки в межах квадратної сітки 19 (Фіг 7) з заПоділення підложки на кристали проводять такругленнями в кутах ким чином, що дюдні елементи вирізають попарно Таким чином створюють паралельно з'єднані діоди Термоміграцію проводять так само, як в попепрямої полярності половина схеми для мостів редніх прикладах Внаслідок термоміграцм (Фіг 8) постійного струму Аналогічно можуть бути виготоформуються відокремлюючи області 4 і плоский влені кристали інших напівпровідникових приладів випрямний р-п перехід 20 на "фінішній" поверхні і модулів на основі їх підложки, тоді як "стартову" поверхню було част4 s в / ,е /6 О1 \J J_ ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71
ДивитисяДодаткова інформація
Автори англійськоюPolukhin Oleksii Stepanovych, Rachynskyi Liubomyr Yaroslavovych, Solodovnyk Anatolii Ivanovych
Автори російськоюПолухин Алексей Степанович, Рачинский Любомир Ярославович, Солодовник Анатолий Иванович
МПК / Мітки
МПК: H01L 21/383, H01L 21/22
Мітки: відокремлюючими, приладу, спосіб, кремнієвого, виготовлення, кристалу, напівпровідникового, областями
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/6-45871-sposib-vigotovlennya-kristalu-kremniehvogo-napivprovidnikovogo-priladu-z-vidokremlyuyuchimi-oblastyami.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб виготовлення кристалу кремнієвого напівпровідникового приладу з відокремлюючими областями</a>
Попередній патент: Фітоочисний комплекс
Наступний патент: Спосіб екстирпації матки
Випадковий патент: Спосіб хірургічного ослаблення дії верхнього косого м'яза по в.і. ємченку