×
29.06.2019
219.017.9f02

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРУКТУРЫ КРЕМНИЯ НА ИЗОЛЯТОРЕ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к методу изготовления пленок монокристаллического кремния на изоляторе. Техническим результатом изобретения является уменьшение количества дефектов и повышение качества пленок кремния на изоляторе за счет сохранения качества исходного материала. Сущность изобретения - в способе изготовления структуры кремния на изоляторе путем соединения двух кремниевых пластин, одна из которых имеет изолирующий слой на рабочей поверхности, изолирующий слой на рабочей поверхности первой пластины имеет вытравленный контур по краю пластины, а по краю рабочей поверхности второй пластины наносится слой материала, повторяющий по своей форме и размеру вытравленную область на первой пластине и позволяющий закрепить обе пластины между собой при их контакте во время термообработки. 7 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Область техники

Изобретение относится к проблемам изготовления пленок монокристаллического кремния на изоляторе. Технология изготовления полупроводниковых приборов основана на использовании структуры кремния на изоляторе вместо обычно применяемых монолитных кремниевых пластин. Данная технология позволяет добиться существенного повышения быстродействия микроэлектронных схем при одновременном снижении потребляемой мощности и габаритных размеров.

Уровень техники

Изготовления структуры кремния на изоляторе может формироваться в виде пленок монокристаллического кремния на изоляторе путем соединения двух кремниевых пластин, одна из которых имеет изолирующий слой на рабочей поверхности и имеет вытравленный контур по краю пластины (то есть нерабочая зона), по краю рабочей поверхности второй пластины наносится слой материала (в качестве материала для сращивания двух кремниевых пластин можно использовать металл, диэлектрик и полупроводник или их соединение, что не является принципиальным для достижения цели изобретения) повторяющего по своей форме и размеру вытравленную область на первой пластине и позволяющий закрепить обе пластины между собой при их контакте во время термообработки. Эффективностью полученной пленки является уменьшение количество дефектов и повышение качества структуры кремния на изоляторе за счет сохранения качества исходного материала.

Известна технология получения структуры кремния на изоляторе, где образование поверхностного слоя производится путем прямого сращивания второй кремниевой пластины со слоем диоксида. Для этого гладкие, очищенные и активированные за счет химической или плазменной обработки пластины подвергают сжатию и высокотемпературному отжигу, в результате чего на границе пластин происходят химические реакции, обеспечивающие их соединение. Данная технология практически идеальна для изготовления структуры кремния на изоляторе с толстым поверхностным слоем, но с его уменьшением начинает нарастать плотность дефектов в рабочем слое. В результате, подложки с толщиной поверхностного слоя менее одного микрометра, которые наиболее востребованы при производстве быстродействующих схем с высокой степенью интеграции, имеют тот же набор недостатков, что и подложки, изготовленные по технологии ионного внедрения.

Известеная технология управляемого скола, или Smart Cut, разработанная французской компанией Soitec, объединяет в себе черты технологий ионного внедрения и сращивание пластин. В данном технологическом процессе используются две монолитные кремниевые пластины. Первая пластина подвергается термическому окислению, в результате чего на ее поверхности образуется слой диоксида, затем верхняя лицевая поверхность подвергается насыщению ионами водорода с использованием технология ионного внедрения. За счет этого в пластине создается область скола, по границе которой пройдет отделение оставшейся массы кремния. По завершении процедуры ионного внедрения пластина переворачивается и накладывается лицевой стороной на вторую пластину, после чего происходит их сращивание традиционным методом. На завершающей стадии проводится отделение первой пластины, в результате которого на поверхности второй остается слой диоксида и тонкий поверхностный слой кремния. Производство структуры кремния на изоляторе по технологии управляемого скола требует большого количества операций, но в его процессе используется только стандартное оборудование. Кроме того, стандартная технология сращивания двух пластин не позволяет уменьшить количество дефектов в пленке кремния на изоляторе.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ соединения полупроводниковых пластин с помощью слоя силицида металла [1], включающий формирование диэлектрического слоя, осаждение слоя поликристаллического кремния и металлического слоя на первой пластине кремния, соединение ее со второй пластиной кремния, так что осажденные слои оказываются между пластинами, сращивание соединенных пластин путем нагревания до образования слоя силицида металла между ними, утонение первой пластины кремния и формирование в ней элементов для интегральных схем. Несмотря на то, что процесс сращивания двух пластин достаточно низкий, однако присутствие под рабочим слоем силицида металла не позволяет получить чистые и бездефектные пленки, так как присутствие металла в тонких пленках кремния возможно, а разность коэффициента термического расширения силицида кремния и окисла кремния, которые расположены под рабочим слоем, приводит к появлению дефектов в рабочем слое.

Процесс изготовления структуры кремния на изоляторе предоставлен на фиг.1. В данном технологическом процессе используются две монолитные кремниевые пластины. Первая кремниевая пластина (1) формирования диэлектрического слоя (2), осаждения слоя поликристаллического кремния (3) и металлического слоя, выполненного в соответствии с прототипом.

На фиг.2 представлен разрез структуры после соединения первой кремниевой пластины со структурой на фиг.1(1) со второй пластиной кремния (5), выполненного в соответствии с прототипом.

На фиг.3 представлен разрез структуры после соединения первой кремниевой пластины (1) со второй кремниевой пластиной, сращивания соединенных пластин путем нагревания до образования слоя силицида металла (6) между ними, выполненного в соответствии с прототипом.

В прототипе сращивание двух пластин осуществляется с помощью силицида металла на всей поверхности структуры, и рабочий слой кремния находится над ними, это приводит к появлению металлов в кремниевой пленке на изоляторе и дефектов на всей поверхности структуры кремния на изоляторе.

Предлагаемая технология позволяет устранить эти проблемы, т.к. сращивание двух пластин осуществляется на краях пластины и не затрагивает основную часть пластины, где формируют интегральные схемы, это позволяет сохранить качество исходного кремния и не вносить дополнительные дефекты в полученных структурах кремния на изоляторе на рабочих участках.

Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является достижение технического результата, заключающегося в улучшение качества структуры кремния на изоляторе за счет сращивания двух пластин вне зоны рабочего слоя и расположенной в виде контура на краях пластины.

Поставленная задача решается с использованием изолирующего слоя на рабочей поверхности первой пластины, имеющего вытравленный контур по краю пластины, а по краю рабочей поверхности второй пластины наносится слой материала, повторяющий по своей форме и размеру вытравленную область на первой пластине и позволяющий закрепить обе пластины между собой при их контакте во время термообработки. Эта технология позволяет получить качественные пленки кремния на изоляторе с минимальными дефектами, пригодные для изготовления сверхбыстродействующих интегральных схем.

Таким образом, отличительными признаками изобретения является то, что сращивание двух пластин осуществляется за счет контура для сращивания двух пластин на краях структуры. Контур сращивания между двумя пластинами, расположенный не в рабочем слое, а на краях пластины, взаимодействует с кремнием и осуществляет сращивание двух пластин. В качестве материала сращивания можно использовать разные металлические, диэлектрические и полупроводниковые материалы и их соединения, которые используются в технологии интегральных схем и могут взаимодействовать с кремнием при термообработке. Сращивание двух пластин не в рабочей зоне, а на краях пластин позволяет сохранить качество исходного материала кремния и не вносит дополнительные дефекты в области рабочего слоя. Использование в качестве материала сращивания силицида, процесс формирования которого является управляемым, может позволить сделать управляемым и процесс травления кремния при утонении верхней пластины в структуре за счет использования силицида в качестве стопорного слоя при травлении кремния. Такая технология получения структуры кремния на изоляторе более высокого качества с низким количеством дефектов может позволить получить более тонкие (менее 10 нм) пленки, пригодные для изготовления интегральных микросхем.

Краткое описание чертежей

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами:

Фиг.1 - кремниевая пластина (1), формирование окисла кремния (2), осаждения слоя поликристаллического кремния (3) и металлического слоя (4) прототипа;

Фиг.2 - формирование многослойной структуры, состоящей из кремниевой пластины (1), окисла кремния (2), такого как изолятор осаждения, слоя поликристаллического кремния (3), металлического слоя (4), второй кремниевой пластины (5), расположенной сверх этой структуры прототипа;

Фиг.3 - формирование многослойной структуры, состоящей из кремниевой пластины (1), окисла кремния (2) как изолятор, формирование силицида металла (6), вторая кремниевая пластина (5) прототипа;

Фиг.4 - формирование окисла кремния на пластине с травлением окисла от краев пластин (2);

Фиг.5 - напыление алюминия (7) через маску в виде контура, расположенного на краях второй пластины (5);

Фиг.6 - накладывание второй пластиной лицевой стороной на первую пластину с стравленным краем пластины окисла;

Фиг.7 - сращивание двух пластин с помощью термообработки (6);

Обозначение слоев: 1 - первая кремниевая пластина; 2 - окисел кремния, такой как изолятор; 3 - пленка поликристаллического кремния, 4 - металлический слой, 5 - вторая кремниевая пластина, 6 - силицид металла, 7 - слой алюминия.

Пример осуществления изобретения.

Разработана технология изготовления структуры кремния на изоляторе, на кремниевых пластинах диаметром 150 мм, включающая следующие операции: формирование на поверхности подложки методом окисления кремния пленки окисла кремния толщиной 0.8 мкм; далее удаляется окисел кремния на краях пластины химическим травлением. В результате, образуется в центре пластины контур окисла и без окисла на краях пластины шириной 3 мм. Затем на вторую пластину через маску напыляем алюминий с толщиной 0.8 мкм в виде контура на краях пластины шириной 3 мм. По завершении напыления алюминия пластина переворачивается и накладывается лицевой стороной на первую кремниевую пластину с окислом, после чего происходит их сращивание при температуре 540 с. В результате происходит сращивание двух пластин на краях, где контактируются металл-полупроводник.

Литература

1. Патент США №538755.

Способ изготовления структуры кремния на изоляторе путем соединения двух кремниевых пластин, одна из которых имеет изолирующий слой на рабочей поверхности, отличающийся тем, что изолирующий слой на рабочей поверхности первой пластины имеет вытравленный контур по краю пластины, а по краю рабочей поверхности второй пластины наносится слой материала, повторяющий по своей форме и размеру вытравленную область на первой пластине и позволяющий закрепить обе пластины между собой при их контакте во время термообработки.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-7 из 7.
27.02.2013
№216.012.2c7e

Способ изготовления штампа для наноимпринт литографии

Изобретение относится к микроэлектронике, к способам изготовления штампов для наноимпринт литографии с субмикронными и нанометровыми проектными нормами для использования при изготовлении полупроводниковых устройств. Сущность изобретения: для уменьшения неровности края воспроизводимого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476917
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.05.2013
№216.012.3eec

Конструкция и технология изготовления интегрального микромеханического реле с подвижным электродом в виде структуры с пьезоэлектрическим слоем

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при изготовлении приборов микроэлектромеханических систем, в частности интегральных микромеханических реле и устройств на их основе: силовых переключателей, схем памяти, сенсорных датчиков, систем обработки информации...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481675
Дата охранного документа: 10.05.2013
27.06.2013
№216.012.522f

Способ изготовления усовершенствованной многоуровневой медной металлизации с применением диэлектриков с очень низкой диэлектрической постоянной (ultra low-k)

Изобретение относится к микроэлектронике. Проблемы медной металлизации при уменьшении нормы проектирования: высокая дефектность структуры медных проводников и электромиграция по границе меди с окружающими диэлектриками; быстрое повышение удельного сопротивления при уменьшении ширины...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486632
Дата охранного документа: 27.06.2013
11.03.2019
№219.016.d792

Способ изготовления самосовмещенной встроенной медной металлизации интегральных схем

Использование: в технологии получения многоуровневой разводки интегральных схем. Сущность изобретения: в способе изготовления самосовмещенной встроенной медной металлизации интегральных схем на подложку наносят диэлектрическую пленку и формируют в диэлектрической пленке канавки различной формы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002230391
Дата охранного документа: 10.06.2004
11.03.2019
№219.016.dc33

Способ изготовления многоуровневой металлизации интегральных микросхем с пористым диэлектрическим слоем в зазорах между проводниками

Изобретение относится к микроэлектронике. Сущность изобретения: способ изготовления многоуровневых межсоединений интегральных микросхем с пористым диэлектрическим слоем в зазорах между проводниками содержит формирование первого проводящего и первого диэлектрического слоев, формирование...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002459313
Дата охранного документа: 20.08.2012
10.04.2019
№219.017.0880

Способ изготовления многоуровневых межсоединений интегральных микросхем с воздушными зазорами

Изобретение относится к микроэлектронике. Сущность изобретения: способ изготовления многоуровневых межсоединений интегральных микросхем с воздушными зазорами включает формирование на подложке первого проводящего и первого диэлектрического слоев, формирование отверстий в первом диэлектрическом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002436188
Дата охранного документа: 10.12.2011
10.04.2019
№219.017.0936

Способ химико-динамической полировки

Изобретение относится к проблемам химико-динамической полировки материала и может быть использовано для обработки металла, диэлектрика, полупроводника и их соединений. Способ включает помещение полируемой пластины в травящий химический раствор, причем полируемую пластину прикрепляют к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002447196
Дата охранного документа: 10.04.2012
Показаны записи 1-10 из 21.
27.02.2013
№216.012.2c7e

Способ изготовления штампа для наноимпринт литографии

Изобретение относится к микроэлектронике, к способам изготовления штампов для наноимпринт литографии с субмикронными и нанометровыми проектными нормами для использования при изготовлении полупроводниковых устройств. Сущность изобретения: для уменьшения неровности края воспроизводимого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476917
Дата охранного документа: 27.02.2013
27.06.2013
№216.012.522f

Способ изготовления усовершенствованной многоуровневой медной металлизации с применением диэлектриков с очень низкой диэлектрической постоянной (ultra low-k)

Изобретение относится к микроэлектронике. Проблемы медной металлизации при уменьшении нормы проектирования: высокая дефектность структуры медных проводников и электромиграция по границе меди с окружающими диэлектриками; быстрое повышение удельного сопротивления при уменьшении ширины...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486632
Дата охранного документа: 27.06.2013
20.06.2014
№216.012.d327

Тестовый объект для калибровки микроскопов в микрометровом и нанометровом диапазонах

Изобретение относится к области калибровки оптических цифровых и конфокальных микроскопов, растровых электронных микроскопов и сканирующих зондовых микроскопов при измерении микронных и нанометровых длин отрезков. Тестовый объект для калибровки микроскопов выполнен в виде канавочных структур,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002519826
Дата охранного документа: 20.06.2014
20.07.2014
№216.012.dfbe

Способ формирования многоуровневых медных межсоединений интегральных микросхем с использованием вольфрамовой жесткой маски

Изобретение относится к технологии изготовления сверхбольших интегральных схем (СБИС) в части формирования многоуровневых металлических соединений. Способ формирования многоуровневых медных межсоединений СБИС по процессу двойного Дамасцена через двухслойную жесткую маску включает нанесение слоя...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002523064
Дата охранного документа: 20.07.2014
10.04.2015
№216.013.3b76

Способ изготовления кристаллов с теплоотводящими элементами для вертикальной трехмерной (through-silicon vias ) сборки многокристальных сверхбольших интегральных схем

Изобретение относится к электронной технике. Процесс изготовления многокристальных трехмерных ИС методом вертикальной сборки с применением технологии TSV включает в себя формирование в кристаллах на кремниевой пластине сквозных медных проводников с выступами над лицевой или тыльной стороной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546710
Дата охранного документа: 10.04.2015
20.04.2015
№216.013.4281

Способ изготовления многоуровневой медной металлизации с ультранизким значением диэлектрической постоянной внутриуровневой изоляции

Изобретение относится к технологии изготовления многоуровневой металлизации сверхбольших интегральных микросхем (СБИС). Способ изготовления медной многоуровневой металлизации СБИС многократным повторением процессов изготовления типовых структур, состоящих из медных горизонтальных и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548523
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.05.2016
№216.015.3dfe

Флэш элемент памяти электрически перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства

Флэш элемент памяти электрически перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства предназначен для хранения информации при отключенном питании. На полупроводниковой подложке с истоком и стоком между последними выполнены туннельный слой, дополнительный туннельный слой, запоминающий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002584728
Дата охранного документа: 20.05.2016
20.05.2016
№216.015.3ebb

Корпус мобильных приемо-передающих устройств

Изобретение относится к области корпусов мобильных приемо-передающих устройств. Техническим результатом является увеличение времени автономной работы мобильных приемо-передающих устройств, содержащих дополнительные солнечные батареи, за счет увеличения износостойкости солнечных батарей. Для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002584146
Дата охранного документа: 20.05.2016
25.08.2017
№217.015.9a32

Способ изготовления сегнетоэлектрического конденсатора

Изобретение относится к области нанесения тонких диэлектрических пленок для создания устройств микро- и наноэлектроники на основе перспективных материалов, в частности элементов энергонезависимой памяти на основе явления сегнетоэлектричества (FeRAM, ferroelectric random access memory) с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002609591
Дата охранного документа: 02.02.2017
10.05.2018
№218.016.4331

Ячейка сегнетоэлектрической памяти

Изобретение относится к области устройств энергонезависимой памяти на основе явления сегнетоэлектричества с деструктивным считыванием, к которому предъявляются жесткие требования к ресурсу, времени хранения информации и энергоемкости. В основе изобретения - ячейка сегнетоэлектрической памяти....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002649622
Дата охранного документа: 04.04.2018
+ добавить свой РИД