СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть, в частности, использовано при изготовлении чувствительных элементов датчиков давлений.

Известен способ изготовления кристаллов полупроводниковых приборов, включающий операции формирования элементов структуры в полупроводниковой подложке с маскирующим их диэлектрическим покрытием, вскрытие контактных областей к элементам структуры, формирование металлизированной разводки и канавок разделительной изоляции, нанесение защитного диэлектрического покрытия на рельефную поверхность и вскрытие металлизированных контактных площадок, причем создание канавок разделительной изоляции проводят механическим надрезом через резистивную маску с последующим подтравливанием, а вскрытие контактных площадок производят удалением резиста [1].

Недостатками известного способа являются низкая технологичность процесса, вызванная единичным производством и наличием дополнительных операций, предшествующих окончательному разделению пластин на кристаллы, трудоемкостью операции разделения, низкое качество разделенного кристалла, проявляющееся в наличии нарушенного механическим надрезом слоя, приводящего к токам утечки, а в случае его устранения - в наличии дополнительной операции травления.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления полупроводниковых приборов, включающий создание на одной из сторон кремниевой пластины областей с элементами топологии полупроводниковых приборов и разделение пластины на кристаллы, при этом перед разделением пластины на кристаллы дополнительно проводят ее утонение путем химического травления в селективном для кристаллографической ориентации {100}, причем в процессе изготовления перед травлением на обратной стороне пластины формируют защитную маску, обеспечивающую защиту периферийных областей пластины таким образом, что внутренняя конфигурация периферии площади маски совпадает с наружной конфигурацией периферии площади структур на лицевой стороне пластины [2].

Недостатком данного способа является низкая технологичность, вызванная малым диаметром пластины из-за высокой вероятности ее разрушения и соответственно малого количества кристаллов, расположенных на ней, а также, в случае проведения процесса разделения травлением, несовершенством проведения процесса травления, выраженным в неравномерности травления, наличием посторонних включений в активной зоне, представляющих собой продукты взаимодействия кремния с травителем, обусловленным большой площадью участков кремния, подвергающегося распаду в результате травления и активно поставляющего продукты распада непосредственно на границу травления, что приводит к уменьшению точности по габаритам кристаллов. Кроме того, недостатком данного способа является низкий процент выхода годных, обусловленный ломкой пластины из-за малой ее толщины вне защитного внешнего кольца с отсутствием элементов жесткости, равномерно распределенных по всей площади пластины.

Изобретение направлено на повышение технологичности способа, повышение выхода годных кристаллов, повышение метрологических характеристик кристаллов.

Согласно способу изготовления полупроводниковых приборов, включающему создание на одной из сторон кремниевой пластины областей с элементами топологии полупроводниковых приборов и разделение пластины на кристаллы, при этом перед разделением пластины на кристаллы проводят ее утонение путем травления, причем в процессе изготовления перед травлением на обратной стороне пластины формируют защитную маску, обеспечивающую защиту периферийных областей пластины таким образом, что внутренняя конфигурация периферии площади маски совпадает с наружной конфигурацией периферии площади структур на лицевой стороне пластины, а на лицевой стороне пластины перед ее разделением проводят формирование защитного металлического покрытия с окнами, расположенными над соответствующими границами разделения пластины на кристаллы с учетом бокового подтравливания, причем окна имеют ширину, ограниченную возможностью проведения процесса травления в нижнем значении диапазона и плотностью топологического размещения элементов топологии полупроводниковых приборов на пластине в верхнем значении диапазона, а формирование защитной маски на обратной стороне пластины проводят таким образом, что она обеспечивает дополнительную защиту внутренних областей пластины так, что конфигурация маски не совпадает с областями расположения элементов топологии полупроводниковых приборов.

Введение предложенного способа изготовления, включающего формирование защитной маски на обратной стороне пластины таким образом, что она обеспечивает дополнительную защиту внутренних областей пластины так, что конфигурация маски не совпадает с областями расположения элементов топологии полупроводниковых приборов, позволяет провести локальное утонение пластины на обратной стороне на участках, расположенных под каждым элементом топологии полупроводниковых приборов с образованием полостей, имеющих размеры дна, ограниченные размерами элемента в нижнем значении диапазона и плотностью топологического размещения элементов на пластине в верхнем значении диапазона, и, таким образом, позволяет формировать элементы жесткости, равномерно распределенные по всей площади пластины, содержащей элементы топологии полупроводниковых приборов, и расположенные под областями вне размещения элементов топологии полупроводниковых приборов, что обеспечивает повышение прочности структуры за счет увеличения площади пластины, имеющей большую, чем кристалл толщину, и равную толщине исходной пластины, и соответственно повышает процент выхода годных. А формирование элементов жесткости, равномерно распределенных по всей площади пластины, содержащей элементы топологии полупроводниковых приборов, позволяет повысить технологичность способа за счет возможности формирования элементов топологии полупроводниковых приборов на пластинах большого диаметра (до 300 мм) с повышенным в 2-5 раз коэффициентом групповой обработки (одновременно возможно изготовление на одной пластине до нескольких сотен элементов топологии полупроводниковых приборов). Кроме того, за счет повышения прочности структуры возможно формирование тонких (в 2-10 раз меньшей толщины, чем исходная пластина) элементов топологии полупроводниковых приборов, что позволит повысить их чувствительность, а в случае проведения процесса разделения травлением за счет формирования окон защитного металлического покрытия на лицевой стороне пластины только над соответствующими границами разделения пластины на кристаллы с учетом бокового подтравливания и, как следствие, уменьшение площади участков кремния, подвергающегося распаду в результате травления и активно поставляющего продукты распада непосредственно на границу травления, и соответственно уменьшения посторонних включений в активной зоне, возможно реализовать способ с высокой точностью по габаритам кристаллов, что упрощает процессы сборки кристаллов в корпус датчика и повышает метрологические характеристики датчика из-за большей точности центрирования кристалла с корпусом датчика.

Предлагаемый способ изготовления поясняется на фиг.1-5.

На фиг.1 изображена полупроводниковая пластина (1) со сформированными на ней областями с элементами топологии полупроводниковых приборов (2), состоящими из элементов схемы (3) и контактной металлизации (4), а также сформированной защитной маской (12) на обратной стороне пластины.

На фиг.2 изображена полупроводниковая пластина (1) со сформированной полостью (5) под каждой областью с элементами топологии полупроводниковых приборов (2) и участком жесткости (6) под областью вне размещения области с элементами топологии полупроводниковых приборов (2).

На фиг.3 изображен фрагмент полупроводниковой пластины (1) перед разделением ее на кристаллы (11) с металлическим покрытием (7) на обратной стороне и металлическим покрытием (8) на лицевой стороне, имеющим окна (9) только над соответствующими границами разделения пластины на кристаллы (11) с учетом бокового подтравливания.

На фиг.4 изображен фрагмент пластины (1) после травления с лицевой стороны в участках (10) между кристаллами (11) перед разделением пластины (1).

На фиг.5 изображен разделенный кристалл (11) после удаления покрытий (7) и (8).

Способ изготовления полупроводниковых приборов поясняется на примере.

Пример. На лицевой стороне пластины формируют элементы топологии полупроводниковых приборов и контактной металлизации методами окисления, травления, фотолитографии, диффузии, ионного легирования. Далее на обратной стороне пластины методами окисления, фотолитографии и травления формируют защитную маску таким образом, что она обеспечивает защиту периферийных областей пластины так, что внутренняя конфигурация периферии площади маски совпадает с наружной конфигурацией периферии площади элементов топологии полупроводниковых приборов на лицевой стороне пластины, а также обеспечивает дополнительную защиту внутренних областей пластины так, что конфигурация маски не совпадает с областями расположения элементов топологии полупроводниковых приборов. Затем, используя данную маску, методом травления формируют полости, расположенные под каждым элементом топологии полупроводниковых приборов и разделенные между собой элементами жесткости, причем полости имеют глубину, равную разности толщины пластины и высоты элемента топологии полупроводниковых приборов, а дно полости имеет размеры, ограниченные размерами элемента в нижнем значении диапазона и плотностью топологического размещения элементов на пластине в верхнем значении диапазона (как результат технологического процесса формирования маски). После чего на обратную сторону пластины методами напыления и осаждения наносят металлическое покрытие по всей ее площади (вспомогательная операция в случае проведения разделения пластины плазмохимическим травлением). Далее на лицевую сторону пластины, перед ее разделением, методами напыления, осаждения, фотолитографии и травления наносят металлическое покрытие по всей ее площади с окнами над соответствующими границами разделения пластины на кристаллы с учетом бокового подтравливания, причем окна имеют ширину, ограниченную возможностью проведения процесса травления в нижнем значении диапазона и плотностью топологического размещения элементов топологии полупроводниковых приборов на пластине в верхнем значении диапазона.

Технико-экономическими преимуществами предлагаемого способа по сравнению с известными являются:

- улучшение технологичности способа;

- повышение выхода годных кристаллов;

- повышение метрологических характеристик кристаллов.

Источники информации

1. SU 1102433 A1, кл. Н01H 21/76, 1993 г.

2. Заявка на изобретение №2004129703/28, 15.10.2004.