PL212829B1 - Sposób wytwarzania obszarów izolacji pionowej w układach scalonych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania obszarów izolacji pionowej w układach scalonych.

Dotychczas znany jest z książki K.Waczyński, E.Wróbel „Technologie mikroelektroniczne” część 1 „Metody wytwarzania materiałów i struktur półprzewodnikowych”, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2001, str. 18-23 oraz str. 108-110, sposób wytwarzania elektrycznej izolacji pionowej pomiędzy poszczególnymi elementami w układach scalonych, polegający na zmianie właściwości materiału z przewodzących na półizolacyjne w obszarach pomiędzy elementami, monoenergetyczną implantacją jonową lub na drodze usunięcia materiału przewodzącego metodą meza-trawienia. Implantacja jonowa ma tę przewagę, że daje możliwość zachowania gładkości powierzchni i w mniejszym stopniu narusza strukturę materiału pod brzegami maski. Idea formowania obszarów izolacyjnych w półprzewodnikach z wykorzystaniem implantacji jonowej polega na wprowadzeniu do materiału jonów, które wytwarzają defekty struktury kryształu i zmieniają charakter materiału z półprzewodzącego na izolacyjny o rezystywności rzędu 10⁶-10⁷ficm. Niedogodnością tej metody jest niejednorodność wytwarzanych warstw oraz zmiana jej parametrów spowodowana procesami technologicznymi wykonywanymi po implantacji.

Istotą sposobu wytwarzania obszarów izolacji pionowej w układach scalonych wykonanych na podłożu z arsenku galu jest to, że wykonuje się polienergetyczną implantację jonów lekkich, korzystnie jonów wodoru H⁺ o dawkach rzędu 10¹²-10¹⁵ cm^-2, korzystnie 10¹⁴ cm^-2 i energiach z zakresu 50-400 keV, do płytki z arsenku galu poddanej wcześniej wszystkim operacjom technologicznym wymaganym dla wykonania układu scalonego, a następnie przeprowadza się izotermiczne wygrzewanie stabilizujące w temperaturze od 200°C do 300°C, korzystnie 250°C, w czasie 10-15 minut, korzystnie 15 minut.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że pozwala na wytwarzanie obszarów izolacji pionowej pomiędzy elementami układu scalonego o precyzyjnie określonych wymiarach geometrycznych i rezystywności o jednakowej wartości dla całego obszaru izolacji. W konsekwencji pozwala to na zmniejszenie powierzchni układów scalonych przy zachowaniu stopnia integracji.

Sposób według wynalazku jest bliżej objaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny płytki podłożowej z wytworzonym obszarem izolacji pionowej, fig. 2 - rozkład głębokościowy defektów poimplantacyjnych decydujących o parametrach izolacyjnych wytwarzanego obszaru, a fig. 3 - zależność rezystywności wytworzonego obszaru izolacyjnego dla różnych temperatur stabilizacyjnego wygrzewania izotermicznego w funkcji temperatury pracy układu scalonego.

Obszar izolacji pionowej 1 wykonany według wynalazku w płytce podłożowej 2 z arsenku galu z warstwą metalizacji 3 implantowanej wiązką jonów 4 przez maskę do fotolitografii 5 przedstawia fig. 1.

P r z y k ł a d

Płytkę podłożową 2 z arsenku galu o rezystywności 0,1 ilcm pokrytą warstwą metalizacji 3 o grubości 0,35 μm ze stopu złota i germanu z podwarstwą niklu poddaje się polienergetycznej implantacji jonami 4 wodoru H+ o energiach i dawkach odpowiednio: 100 keV - 2,8 x 10¹⁴ cm^-2; 140 keV 2,3 x 10¹⁴ cm^-2; 180 keV - 2,2 x 10¹⁴ cm^-2; 220 keV - 2,3 x 10¹⁴ cm^-2; 270 keV - 2,4 x 10¹⁴ cm^-2; 310 keV - 2,6 x 10¹⁴ cm^-2; 350 keV - 4,5 x 10¹⁴ cm^-2; przez maskę do fotolitografii 5 i uzyskuje się obszar izolacji pionowej 1 jak pokazuje fig. 1. Tak dobrane parametry implantacji pozwalają na wytworzenie obszaru zdefektowanego o jednorodnym rozkładzie głębokościowym defektów pełniącego rolę izolacji pionowej, jak pokazano na fig. 2. Przygotowaną w taki sposób płytkę podłożową 2 poddaje się izotermicznemu wygrzewaniu stabilizującemu w temperaturach z zakresu 200-300°C w czasie 15 minut. Najwyższą stabilność temperaturową rezystywności wytworzonego obszaru izolacji pionowej 1 uzyskuje się dla temperatury wygrzewania 250°C, jak pokazano na fig. 3.

Claims (1)

1. Sposób wytwarzania obszarów izolacji pionowej w układach scalonych wykonanych na podłożu z arsenku galu, znamienny tym, że wykonuje się polienergetyczną implantację jonów lekkich, korzystnie jonów wodoru H⁺ o dawkach rzędu 10¹²-10¹⁵ cm^-2, korzystnie 10¹⁴ cm^-2 i energiach z zakresu 50-400 keV, do płytki z arsenku galu poddanej wcześniej wszystkim operacjom technologicznym wymaganym dla wykonania układu scalonego, a następnie przeprowadza się izotermiczne wygrzewanie stabilizujące w temperaturze od 200°C do 300°C, korzystnie 250°C, w czasie 10-15 minut, korzystnie 15 minut.