PL218600B1 - Sposób wytwarzania szeregowego układu pojemność-indukcyjność do układów mikroelektronicznych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania szeregowego układu pojemność-indukcyjność do układów mikroelektronicznych w jednym procesie technologicznym.

Dotychczas z książki A. Chochowski „Podstawy elektrotechniki i elektroniki dla elektryków część 2”, Wydawnictwo Szkolne i Pedagogiczne Spółka Akcyjna, Warszawa 2003, Wydanie drugie 2009, str. 11, oraz z polskiego opisu patentowego nr 69138 - cienkowarstwowy element indukcyjny o uzwojeniu płaskim w kształcie spirali z cienką warstwą ferromagnetyczną jako magnetowodem, znane są cienkowarstwowe elementy indukcyjne o uzwojeniu płaskim w kształcie spirali lub spiralnego meandra prostokątnego, w których magnetowód stanowi cienka warstwa ferromagnetyczna leżąca w płaszczyźnie równoległej do płaszczyzny cewki. Stosowane są jedynie cewki tego typu na podłożu dielektrycznym lub magnetycznym w postaci jednolitej w płaszczyźnie warstwy.

W powyższych rozwiązaniach uzyskiwana jest mała wartość indukcyjności z jednostki powierzchni a element indukcyjny w układzie scalonym zajmuje dużą powierzchnię, co powoduje obniżenie stopnia integracji, oraz występowanie znacznego strumienia rozproszenia charakterystycznego dla płaskiego uzwojenia spiralnego.

Znany jest sposób wytwarzania pojemności do układów mikroelektronicznych - poprzez tworzenie kondensatorów półprzewodnikowych, przedstawiony w polskim opisie patentowym nr 190 454 sposób wytwarzania kondensatorów półprzewodnikowych, który polega na wytworzeniu w płytce krzemowej domieszkowanej warstwy półprzewodnikowej o podwyższonej przewodności uzyskanej poprzez implantację borem, która to warstwa stanowi okładzinę wewnętrzną, następnie wygrzewa się tę płytkę w temperaturze 1000-1100°C w czasie 10 minut, następnie poprzez implantację neutralnym neonem wytwarza się warstwę silnie zdefektowaną pełniącą funkcję dielektryka, a następnie wytwarza się warstwę metalu stanowiącą okładzinę zewnętrzną. Tak podwójnie implantowaną płytkę krzemową domieszkowaną z wytworzonymi warstwami wygrzewa się impulsowo w temperaturze 700 - 800°C w czasie 1 sekundy. Następnie poddaje się wygrzewaniu w czasie 15 minut w temperaturze 350°C.

Istotą sposobu wytwarzania szeregowego układu pojemność-indukcyjność do układów mikroelektronicznych jest to, że wykonuje się naniesienie rozpylaniem magnetronowym warstwy ferromagnetycznej o składzie (Co0,45Fe0,45Zr0,10)x(Al2O3)1-x dla x z zakresu od 0,3 do 0,4 korzystnie 0,38 przy

-2 -1 temperaturze pokojowej w atmosferze argonu i tlenu w zakresie ciśnień argonu 10^-2 Pa do 10^-1 Pa,

-2 -2 -1 -2 korzystnie 5,19Ί0^- Pa i tlenu w zakresie ciśnień od 10^- Pa do 10^- Pa, korzystnie 4,41 Ί0^- Pa, a następnie wykonuje się wygrzewanie stabilizujące w temperaturze 550°C, w czasie 10-30 minut, korzystnie 15 minut.

Korzystnym skutkiem wynalazku jest to, że pozwala na wytwarzanie obszaru o bezuzwojenio₃ wej indukcyjności z indukcją 100 μΗ/ąm i pojemności z przenikalnością dielektryczną względną 10000 w jednym procesie technologicznym. W konsekwencji pozwala to na zmniejszenie powierzchni struktury półprzewodnikowej przy zwiększeniu stopnia integracji.

Sposób według wynalazku został objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny płytki podłożowej z wytworzonym obszarem szeregowego układu pojemność-indukcyjność, a fig. 2 - zależność kąta przesunięcia fazowego w wytworzonym szeregowym układzie pojemność-indukcyjność w funkcji częstotliwości napięcia pomiarowego.

Obszar elementu 1 naparowanego przy użyciu rozpylania magnetronowego 6 na warstwie 2 izolacyjnej z dwutlenku lub azotku krzemu na płytce 3 podłożowej z krzemu poddanej wcześniej wszystkim operacjom technologicznym wymaganym do wykonania układu mikroelektronicznego i z warstwami 4 metalizacji oraz maską 5 do fotolitografii wykonany sposobem według wynalazku.

P r z y k ł a d. Płytkę 3 podłożową z krzemu o rezystywności 10 Q^cm pokrytą warstwą 2 izolacyjną z dwutlenku krzemu o grubości 0,5 μm poddaje się nanoszeniu rozpylaniem magnetronowym 6 ferromagnetycznego materiału (Co₀₄₅Fe₀₄₅Zr_{0 10})₀3₈(Al₂O3)₀₆2 w atmosferze argonu o ciśnieniu

-2 -2

5,19Ί0^- Pa i tlenu o ciśnieniu 4,41 Ί0^- Pa przez otwór w masce 5 do fotolitografii do uzyskania grubości 1 μm. Tak dobrane parametry nanoszenia pozwalają na wytworzenie szeregowego układu pojemność-indukcyjność 1. Przygotowaną w taki sposób płytkę 3 podłożową poddaje się izotermicznemu wygrzewaniu stabilizującemu w temperaturze 550°C w czasie 15 minut. Na rysunku fig. 2 pokazano zależność kąta przesunięcia fazowego mierzonego w stopniach od częstotliwości f, który wykazuje, że w obszarze częstotliwości do 10⁴ Hz występuje ujemny kąt przesunięcia fazowego charakterystyczny dla pojemności, a w obszarze powyżej 10⁴Hz dodatni kąt przesunięcia fazowego charakterystyczny dla indukcyjności.

Claims (1)

1. Sposób wytwarzania szeregowego układu pojemność-indukcyjność do układów mikroelektronicznych, znamienny tym, że wykonuje się naniesienie rozpylaniem magnetronowym (6) warstwy materiału ferromagnetycznego o składzie (Co₀₄₅Fe₀₄₅Zr_{0 10})₀₃₈(Al₂O₃)₀₆₂ w atmosferze argonu o ci-2 -1 -2 -2 -1 śnieniach od 10' Pa do 10 Pa, korzystnie 5,19Ί0 Pa i tlenu o ciśnieniach od 10' Pa do 10 Pa, korzystnie 4,41 Ί0 Pa na płytkę (3) podłożową z krzemu, poddaną wcześniej wszystkim operacjom technologicznym wymaganym do wykonania układu mikroelektronicznego, a następnie przeprowadza się izotermiczne wygrzewanie stabilizujące w temperaturze 550°C, w czasie 1030 minut, korzystnie 15 minut.