RU165467U1 - SILICON STRUCTURE WITH DIELECTRIC INSULATION - Google Patents
SILICON STRUCTURE WITH DIELECTRIC INSULATION Download PDFInfo
- Publication number
- RU165467U1 RU165467U1 RU2016121263/28U RU2016121263U RU165467U1 RU 165467 U1 RU165467 U1 RU 165467U1 RU 2016121263/28 U RU2016121263/28 U RU 2016121263/28U RU 2016121263 U RU2016121263 U RU 2016121263U RU 165467 U1 RU165467 U1 RU 165467U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicon
- dielectric insulation
- layer
- polysilicon
- pockets
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
Abstract
Кремниевая структура с диэлектрической изоляцией, состоящая из кремниевых «карманов», окруженных слоем оксида кремния и поликремния, плоскопараллельной шлифованной кремниевой подложки, присоединенной к поликремнию слоем стеклянной фритты, отличающаяся тем, что внешняя сторона кремниевой подложки обработана до шероховатости не более чем R=0,12 мкм.A silicon structure with dielectric insulation, consisting of silicon "pockets" surrounded by a layer of silicon oxide and polysilicon, a plane-parallel polished silicon substrate attached to polysilicon with a glass frit layer, characterized in that the outer side of the silicon substrate is processed to a roughness of not more than R = 0, 12 microns.
Description
Областью применения полезной модели является производство полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, а именно производство кремниевых структур с диэлектрической изоляцией (КСДИ).The scope of the utility model is the production of semiconductor devices and integrated circuits, namely the production of silicon structures with dielectric insulation (KSDI).
Известна кремниевая структура с диэлектрической изоляцией, состоящая из кремниевых «карманов», окруженных слоем оксида кремния и поликремниевой подложки (см., например, патент РФ №1116919, кл. H01L 21/76, от 15.04.1994 г., Брюхно Н.А., Жарковский Е.М. и др., Кремниевые структуры с диэлектрической изоляцией для изделий микроэлектроники. Обзор по электронной технике. Сер. 3. Микроэлектроника, 1987)Known silicon structure with dielectric insulation, consisting of silicon "pockets" surrounded by a layer of silicon oxide and a polysilicon substrate (see, for example, RF patent No. 1116919, class H01L 21/76, 04/15/1994, Bryukhno N.A. ., Zharkovsky EM et al., Silicon structures with dielectric insulation for microelectronics products. Review of electronic technology. Ser. 3. Microelectronics, 1987)
Основным недостатком этой структуры является то, что при высокотемпературных (более 1000°C) термообработках при наращивании поликремниевой подложки (300-600 мкм), а также высокотемпературных термообработках, связанных с формированием элементов микросхем, происходит рекристаллизация зерен поликремния и за счет уменьшения объема поликремниевой подложки приводит к искривлению всей кремниевой структуры, что затрудняет дальнейшую обработку и снижает выход годных изделий, особенно при использовании структур большого диаметра (100 мм и более).The main disadvantage of this structure is that during high-temperature (more than 1000 ° C) heat treatments when building a polysilicon substrate (300-600 μm), as well as high-temperature heat treatments associated with the formation of microcircuit elements, the polysilicon grains recrystallize and due to the decrease in the volume of the polysilicon substrate leads to a curvature of the entire silicon structure, which complicates further processing and reduces the yield of products, especially when using structures of large diameter (100 mm or more).
Указанный недостаток устранен в наиболее близкой к заявляемой кремниевой структуре с диэлектрической изоляцией, состоящей из кремниевых «карманов», окруженных слоем оксида кремния и поликремния, плоскопараллельной шлифованной кремниевой подложки, присоединенной к поликремнию слоем стеклянной фритты, описанная в патенте РФ №2018194, класс H01L 21/76, от 15.08.1994 г.This drawback is eliminated in the closest to the claimed silicon structure with dielectric insulation, consisting of silicon "pockets" surrounded by a layer of silicon oxide and polysilicon, a plane-parallel polished silicon substrate attached to polysilicon with a glass frit layer described in RF patent No. 2018194, class H01L 21 / 76, dated August 15, 1994
В такой кремниевой структуре с диэлектрической изоляцией для исключения деформации используется слой поликремния небольшой толщины, обычно 40-100 мкм, в зависимости от глубины изолирующих канавок, а в качестве подложки используется плоскопараллельная кремниевая монокристаллическая пластина ориентации (111) с двусторонней механической шлифовкой и последующим обтравливанием нарушенного слоя. Двухсторонняя механическая шлифовка пластины необходима для того, чтобы гарантировать высокую прочность адгезии стеклянной фритты к подложке и параллельность сторон всей кремниевой структуры с диэлектрической изоляцией.In such a silicon structure with dielectric insulation, to prevent deformation, a thin layer of polysilicon is used, usually 40-100 μm, depending on the depth of the insulating grooves, and a plane-parallel silicon single crystal orientation plate (111) with two-sided mechanical grinding and subsequent etching of the broken layer. Bilateral mechanical grinding of the wafer is necessary in order to guarantee high adhesion strength of the glass frit to the substrate and the parallelism of the sides of the entire silicon structure with dielectric insulation.
Однако наличие на обратной стороне кремниевой структуры с диэлектрической изоляцией шлифованной стороны подложки часто приводит к накоплению примесей тяжелых металлов на открытой поверхности подложки, в частности, железа и меди. Используя такие пластины при высокотемпературных процессах, примеси с открытой поверхности подложки могут попадать в рабочую сторону, а именно - в изолированные кремниевые «карманы». Т.к. толщина изолированных «карманов» обычно невелика (10-50 мкм), то концентрация примесей тяжелых металлов в изолированных «карманах» может оказаться значительной, что приводит к ухудшению характеристик формируемых полупроводниковых структур, в частности транзисторов.However, the presence on the reverse side of a silicon structure with dielectric insulation on the polished side of the substrate often leads to the accumulation of heavy metal impurities on the open surface of the substrate, in particular, iron and copper. Using such plates in high-temperature processes, impurities from the open surface of the substrate can fall into the working direction, namely, into silicon insulated “pockets”. Because the thickness of the isolated "pockets" is usually small (10-50 microns), the concentration of heavy metal impurities in the isolated "pockets" can be significant, which leads to a deterioration in the characteristics of the formed semiconductor structures, in particular transistors.
Техническим результатом данной полезной модели является улучшение воспроизводимости и повешение выхода годных изделий при использовании кремниевых структур с диэлектрической изоляцией за счет уменьшения уровня «загрязнения» примесями тяжелых металлов.The technical result of this utility model is the improvement of reproducibility and hanging the yield of suitable products when using silicon structures with dielectric insulation by reducing the level of "pollution" by impurities of heavy metals.
Указанный технический результат достигается тем, что в отличие от известных кремниевых структур с диэлектрической изоляцией, состоящих из кремниевых «карманов», окруженных слоем оксида кремния и поликремния, плоскопараллельной шлифованной опорной пластины, присоединенной к поликремнию слоем стеклянной фритты, в предлагаемой внешняя сторона подложки обработана до шероховатости не более чем Rz=0,12 мкм.The specified technical result is achieved in that, in contrast to the known silicon structures with dielectric insulation, consisting of silicon "pockets" surrounded by a layer of silicon oxide and polysilicon, a plane-parallel polished support plate attached to polysilicon by a glass frit layer, in the proposed outer side of the substrate is processed to roughness of not more than R z = 0.12 μm.
Новым в предлагаемой полезной модели является то, что внешняя сторона кремниевой подложки обработана до шероховатости не более чем Rz=0,12 мкм. При таких значениях шероховатости уровень загрязнения примесями тяжелых металлов значительно уменьшается, за счет уменьшения общей площади поверхности, которая абсорбирует примеси тяжелых металлов.New in the proposed utility model is that the outer side of the silicon substrate is processed to a roughness of not more than R z = 0.12 μm. At such roughness values, the level of contamination with heavy metal impurities is significantly reduced due to a decrease in the total surface area that absorbs heavy metal impurities.
Значение шероховатости выбрано из следующих соображений: увеличение шероховатости приводит к увеличению накопления загрязнений примесями тяжелых металлов, а уменьшение шероховатости затрудняет обработку пластин и не приводит к существенному улучшению эффекта абсорбции примесей тяжелых металлов.The roughness value is selected from the following considerations: an increase in roughness leads to an increase in the accumulation of contaminants by impurities of heavy metals, and a decrease in roughness complicates the processing of plates and does not significantly improve the effect of absorption of impurities of heavy metals.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фигурами. На фиг. 1 приведена заготовка КСДИ на операции «Полировка внешней стороны кремниевой подложки», на фиг. 2 приведена готовая КСДИ, на фиг. 3 приведена сравнительная диаграмма концентраций примесей тяжелых металлов - железа и меди в готовых КСДИ.The essence of the proposed utility model is illustrated by figures. In FIG. Figure 1 shows the blank of the CDI for the operation "Polishing the outer side of the silicon substrate", in FIG. 2 shows the finished CSID; FIG. Figure 3 shows a comparative diagram of the concentrations of heavy metal impurities - iron and copper in ready-made KSDI.
Позициями на фигурах 1-2 обозначены:The positions in figures 1-2 are indicated:
1 - исходная пластина;1 - source plate;
2 - опорная пластина;2 - base plate;
3 - V-образные канавки;3 - V-shaped grooves;
4 - n+-слой;4 - n + layer;
5 - слой оксида кремния;5 - a layer of silicon oxide;
6 - слой поликристаллического кремния;6 - layer of polycrystalline silicon;
7 - область спая;7 - junction area;
8 - полированная внешняя сторона кремниевой подложки;8 - polished outer side of the silicon substrate;
9 - изолированные диэлектриком кремниевые «карманы», в которых формируются элементы микросхем.9 - silicon "pockets" insulated by a dielectric, in which elements of microcircuits are formed.
Ниже описаны основные этапы изготовления предлагаемой кремниевой структуры с диэлектрической изоляцией.The following describes the main stages of the manufacture of the proposed silicon structure with dielectric insulation.
Для изготовления КСДИ использовали исходные пластины 1 монокристаллического кремния n-типа проводимости с удельным сопротивлением 4 Ом·см, диаметром 100 мм, ориентации (100), толщиной 500 мкм, в качестве опорной пластины 2 - пластины монокристаллического кремния ЭКЭС-0.01 ориентации (111) диаметром 100 мм и толщиной 500 мкм.For the fabrication of DDS, we used the initial plates of 1 single-crystal n-type silicon with a resistivity of 4 Ohm · cm, diameter 100 mm, orientation (100), and a thickness of 500 μm; as the supporting
Исходные пластины подвергали двухсторонней химико-механической полировке, опорные - плоскопараллельной двусторонней шлифовке свободным абразивом и щелочному травлению. На исходной пластине 1 (методом анизотропного травления через маску из SiO2 производили травление V-образных канавок 3 глубиной 37±2 мкм. В рельефную поверхность проводили диффузию мышьяка при температуре 1200°C для получения n+-слоя 4 глубиной 6,0±0,5 мкм, термическое и пиролитическое окисление до толщины слоя оксида кремния 5, равного 2,5-4,5 мкм, и осаждение слоя поликристаллического кремния 6 толщиной 70±10 мкм при температуре 1200°C с использованием установки УНЭС-101М методом химического восстановления SiCl4 в водороде. Полученную структуру подвергали шлифовке связанным абразивом на глубину 20 мкм и травлению в KOH. Затем на полученную структуру и горячую опорную пластину методом пульверизации суспензии наносили слой порошка стеклянной фритты, согласованного по коэффициенту термического расширения с кремнием. После этого опорную пластину и структуру с рельефом соединяли друг с другом так, чтобы осажденное стекло было между ними, зажимали в струбцину с пружинным динамометром и подвергали термообработке в диффузионной печи в потоке азота при постоянном давлении. При температуре спекания 1200°C и времени 60 мин. формируется область спая 7. После склеивания внешняя сторона кремниевой подложки 8 полируется до шероховатости не более чем Rz=0,12 мкм алмазной пастой АСМ-0,5. Далее спаянные пластины подвергали стандартным технологическим операциям для получения кремниевых структур с диэлектрической изоляцией с изолированным диэлектриком кремниевыми «карманами» 9 (фиг. 2).The initial plates were subjected to double-sided chemical-mechanical polishing, and the support plates were subjected to plane-parallel double-sided grinding with free abrasive and alkaline etching. On the initial plate 1 (by anisotropic etching through a mask of SiO 2 , V-
На фиг. 3 приведены данные обследования масспектроскопическим методом концентраций примесей тяжелых металлов - железа и меди в кремниевых структурах с диэлектрической изоляцией, изготовленных по прототипу и заявляемой. Примеси тяжелых металлов - железо и медь - уменьшают время жизни носителей заряда и увеличивают токи утечки. Предлагаемая кремниевая структура с диэлектрической изоляцией помогает уменьшить уровень загрязнения примесями тяжелых металлов за счет обработки поверхности внешней стороны кремниевой подложки до шероховатости не более чем Rz=0,12 мкм, поэтому уменьшается общая площадь поверхности, которая абсорбирует примеси тяжелых металлов.In FIG. 3 shows the survey data by the mass spectroscopic method of concentrations of heavy metal impurities - iron and copper in silicon structures with dielectric insulation, made according to the prototype and the claimed. Impurities of heavy metals - iron and copper - reduce the lifetime of charge carriers and increase leakage currents. The proposed silicon structure with dielectric insulation helps to reduce the level of contamination with heavy metal impurities by treating the surface of the outer side of the silicon substrate to a roughness of not more than R z = 0.12 μm, therefore, the total surface area that absorbs heavy metal impurities is reduced.
Анализ фиг.3 показывает, что использование заявляемой кремниевой структуры с диэлектрической изоляцией позволяет уменьшить уровень загрязнения примесями тяжелых металлов и повысить выход годных изделий при использовании кремниевых структур с диэлектрической изоляцией.Analysis of figure 3 shows that the use of the inventive silicon structure with dielectric insulation can reduce the level of contamination with impurities of heavy metals and increase the yield of products when using silicon structures with dielectric insulation.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016121263/28U RU165467U1 (en) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | SILICON STRUCTURE WITH DIELECTRIC INSULATION |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016121263/28U RU165467U1 (en) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | SILICON STRUCTURE WITH DIELECTRIC INSULATION |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU165467U1 true RU165467U1 (en) | 2016-10-20 |
Family
ID=57138959
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016121263/28U RU165467U1 (en) | 2016-05-30 | 2016-05-30 | SILICON STRUCTURE WITH DIELECTRIC INSULATION |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU165467U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU215215U1 (en) * | 2022-07-11 | 2022-12-02 | Акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | SILICON STRUCTURE WITH DIELECTRIC INSULATION |
-
2016
- 2016-05-30 RU RU2016121263/28U patent/RU165467U1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU215215U1 (en) * | 2022-07-11 | 2022-12-02 | Акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | SILICON STRUCTURE WITH DIELECTRIC INSULATION |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3922705A (en) | Dielectrically isolated integral silicon diaphram or other semiconductor product | |
JP4386837B2 (en) | Heat treatment apparatus, semiconductor device manufacturing method, and substrate manufacturing method | |
CN107833829B (en) | Silicon carbide semiconductor substrate | |
US5897362A (en) | Bonding silicon wafers | |
CN103346078A (en) | Chemical mechanical polishing method | |
JP2015032788A (en) | Silicon carbide semiconductor substrate, method for manufacturing the same, and method for manufacturing silicon carbide semiconductor device | |
CN110060959B (en) | Method for manufacturing bonded wafer | |
JP2003197602A (en) | Method for manufacturing wafer | |
KR101565794B1 (en) | Silicon substrate capable of improving gettering effect and silicon wafer thereof method of heating silicon wafer | |
JPH0799239A (en) | Semiconductor device and manufacture thereof | |
JP5011740B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
RU165467U1 (en) | SILICON STRUCTURE WITH DIELECTRIC INSULATION | |
JP5292810B2 (en) | Manufacturing method of SOI substrate | |
US20190198386A1 (en) | Method for manufacturing bonded soi wafer | |
CN218471913U (en) | A carry dish for silicon chip deposit oxide film | |
US2485069A (en) | Translating material of silicon base | |
JP4611229B2 (en) | Substrate support, substrate processing apparatus, substrate processing method, substrate manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method | |
CN205900519U (en) | Quiet electrical card of pottery dish device | |
JP4344517B2 (en) | Semiconductor substrate and manufacturing method thereof | |
KR100607890B1 (en) | Film thickness measuring monitor wafer | |
KR20170043445A (en) | Method for forming wafer | |
JP2011238846A (en) | Solar cell manufacturing method | |
CN206022339U (en) | ceramic electrostatic chuck device | |
RU2783769C1 (en) | Method for manufacturing silicon structures with dielectric insulation | |
JP2017509136A5 (en) |