SE425826B - Metod for jonimplantation - Google Patents

Description

7800954-5 Det antages, att denna försämring eller förstöring av det elektriskt isolerande skikt, som skyddar den integrerade halvledarkretsen, beror på en laddningsuppbyggnad pä detta isolerande skikt av de positiva joner, vilka bilda. primârjonstrâlen. Denna. laddningsuppbyggnad âr speciellt uttalad i högenergi- strålar, som har en hög täthet av positiva joner. När vidare de öppningar, genom vilka jonerna skall implanteras, har små sidodimensioner av storleksordningen 0,025 mm, blir sekundärelektroner som normalt alstras av positiva joner, vilka träffar halvledarsubstratet, minimerade. Följaktligen finns en otillräcklig mängd sådana sekundärelektroner tillgängliga vid ytan för att neutralisera den positiva jonackumuleringen och förhindra laddningsuppbyggnad.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att åstadkomma en metod för jonimplantation genom de mycket små öppningar i isolerande skikt, vilka krävs i täta integrerade kretsar, varvid ingen försämring sker av det isolerande skiktet.

Ett annat ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en metod för jon- implantation med utnyttjande av högenergistrålar, vilken metod ej.ger upphov till skador i det isolerande skiktet över den integrerade krets, som implanteras. Ännu ett ändamål med uppfinningen är att åstadkomma en metod för jon- implantation genom tämligen obetydliga öppningar i det isolerande skiktet vid mcket täta, storskaliga integrerade kretsar, varvid ackumnlationen av positiv laddning, som bryter ned det isolerande skiktet över den integrerade kretsen, förhindras.

Ovannämnda och andra ändamål med uppfinningen realiseras med hjälp av en metod för jonimplantation i skivor av halvledarmaterial med ett flertal spridda areor, vilka skola utbildas till ett flertal integrerade mikrokretsar och en "brottytarea", som amgiver och separerar mikrokretsen, enligt vilken metod ett skikt av elektriskt isolerande material utbildas över skivan och ett flertal öppningar formas genom det isolerande skiktet över mikrokretsareorna för expone- ring av halvledarskivan i dylika mikrokretsareaöppningar. öppningar bildas också genom det isolerande skiktet över brottytarean för exponering av skivbrottytan i anslutning till sådana mikrokretsareaöppningar, varvid den totala area, som exponeras i skivbrottytan, måste vara större än den totala area, som exponeras i sådana mikrokretsareaöppningar. En stråle joner riktas mot skivan och får svepa över denna, om så är nödvändigt. Denna stråle har tillräcklig energi för att implantera joner i den exponerade skivan i både mikrokretsareaöppningarna och brottytöppningarna. Senare avlägsnas brottytarean på konventionellt sätt för uppdelning av skivan i ett flertal mikrokretsar.

Metoden enligt föreliggande uppfinning är särskilt effektiv, när en högenergijonstråle, d.v.s. en stråle med en ström om minst 0,5 mA, används under 7800954-5 implantationssteget. Det har konstaterats, att man genom upptagande av en total area i brottytans isolerande skikt överstigande den totala arean för öppningar, genom vilka implantationen görs i mikrokretsareorna, avsevärt kan reducera, om icke fullständigt eliminera skador på det elektriskt isolerande skiktet över skivorna.

Metoden enligt uppfinningen âr särskilt lämpad för förhindrande av skador på grund av laddningsackumulering, när mikrokretsöppningarna, genom vilka implantationen görs, har sidodimensioner av storleksordningen 0,025 mm eller mindre, speciellt vid användning av högenergistrålar.

Ovannämnda och andra ändamål, egenskaper och fördelar med uppfinningen, som definieras i nedanstående patentkrav, framgår av följande mera detaljerade beskrivning av föredragna utföringsformer, som illustreras på bifogade ritningar.

Fig. l är en schematisk planillustration av en del av en typisk halv- ledarskiva, vilken illustration har förenklats för att visa arrangemanget av mikrokretsarna och skivbrottytan.

Fig. 2 år en mera detaljerad schematisk planillustration av en liten del av den skívsektion, som indikeras i fig. l.

Fig. 2A - 2C är schematiska förstorade tvärsnittsillustrationer utmed den del av skivan i fig. 2, som har betecknats med linjerna 2A - 2A. För illustrationsândamål har fig. 2A ~ 2C förenklats för att visa blott delar och regioner av de integrerade kretsarna, vilka är nödvändiga för att föreliggande uppfinningsfunktion klart skall framgå.

Fig. l är en schematisk planillustration av en layout för en del av en konventionell integrerad kretsskiva. Mikrokretsar 10 separera: av en brottyta ll, som kommer att elimineras när skivan delas efter mikrokretsframstållningens slut, varigenom skivan bryts i ett flertal mikrokretsar 10. Den i fig. l indikerade sektioner visas mera detaljerat i fig. 2.

Med hänvisning i första hand till fig. 2 och till tvârsnittsillustrationen i fig. 2A separeras mikrokretsarna l0 av en skivbrottyta ll. Mikrokretsarna består av N regionen 12, som kan vara framställd genom konventionell epitaxiavsättning på ett icke illustrerat halvledarsubstrat. P regioner 13, som bildar basregionen för i den integrerade kretsen formade bipolâranordningar, kunna också åstadkommas genom lämplig konventionell framstâllningsteknik för integrerade kretsar. Skivan täcks av ett standardskikt av elektriskt isolerande material, som är en kombination av ett nedre skikt lä av kiseldioxid och ett övre skikt 15 av kiselnitrid. I fig. 2A definieras skivans ll brottarea, som senare skall avlägsnas, med strecklinjer.

För att göra illustrationen enklare utelâmnas många av de andra regioner från ritningen, vilken normalt skulle väntas förekomma inom en integrerad krets, t.ex. isoleringsregioner mellan anordningar och kretsar. Fram till denna punkt i processen kan strukturen åstadkommas med hjälp av en godtycklig konventionell 7800954-5 metod för framställning av integrerade kretsar, vilken metod är välkänd' inom tekniken. Sådana metoder beskrivas t.ex. i det amerikanska. patentet 3539876. öppningar 16, genom vilka. N+ emittrar skall utformas genom introduktionen av N typ-konduktivitetsbestämmsnde störämnen medelst jonimplantation, är ut- bildade genom de isolerande skikten li» och 15. Åstsdkommandet av kiseldioxid lb/ kiselnitrid lS-blandisoleringsskikten och öppningarna däri är konventionellt inom tekniken och beskrivs detaljerat i exempelvis det amerikanske patentet 3956527.

Såsom tidigare påpekats kräva storskaliga integrerade kretsar ofta mycket små. öppningar, t.ex. minst en sidodimension av storleksordningen 0,025 mm eller mindre. I föreliggande exempel antages, att öppningarna 16, som visas genom- skurna i fig. 2,' har en sidodimension om 0,025 mm i den "smala" riktning, som visas i tvärsníttet i fig. 2A., och en sidodimension om 0,008 i den andra riktningen. * Med så. små öppningar finns en tendens till laddningsackumulation på det isolerande skiktet 11+, 15 under jonimplantation, speciellt vid högensrgi- strålar, vilka kan skada det isolerande skiktet särskilt inom regionerna för öppningarna 16. Föreliggande uppfinning löser detta problem genom utformning av öppningar 17 i brottytregionen för exponering av epitaxikiselskiktet 12 i brott- ytöppningarna 17, företrädesvis utformade samtidigt med öppningarna 16, med utnyttjande av ovan angivna metoder. Öppningarna lT i brottytan ll visas också genomskurna i fig. 2. Såsom torde framgår av fig. 2 är öppningarnas l7 totala yta större än den totala arean för öppningarna 16 till mikrokretsen. För att bästa resultat skall uppnås med mikrokretsöppningar av ovan angivna dimension bör den totala arean för brottytöppningarna 17 vara minsta. 5 gånger den totala arean för mikrokretsareaöppningarna l6. Att föredraga är vidare, att inga mikro- kretsareaöppningar 16 ligger mer än l0 mm från en brottytöppning 17.

Det har också konstaterats, att när den totala area för mikrokrets- öppningarna, som skall jonimplanteras, är mindre än 3 i och speciellt mindre än l 1 av den totala area, över vilken jonimplantation äger rum, är tendensen till destruktiv laddningsuppbyggzxad mycket uttalad, om icke brottytarean öppnas i enlighet med föreliggande uppfinning. Når brottytan öppnas, är det att föredraga att den totala arean, både mikrokretsöppningarna plus brottytöppningarna över- stiger dessa 3 ß- I När mikrokretsöppningarna 16 och brottytöppningarna 17 framställts såsom visas, blir skivans yta föremål för ett jonimplantationssteg, varvid en jonstråle riktas över ytan på. skivorna såsom visas av pilarna. Avsikten är att introducera arsenikjoner, 75As+, för utbildning av N+ emitterregioner 18, fig. 2B, liksom även att tillfâlligtvis åstadkomma en N+ region 18' i brottytan. Introduk- tionen, d.v.s. jonimplantationen, utföres med utnyttjande av standardjonimplanta- tionsutrustning, t.ex. utrustningen av den typ som beskrivs i det amerikanska

Claims (6)

1. 7800954-5 patentet 3756862. Bombardemanget utföres med en energi om H0 Kev vid rumstemperatur och en jonstråleström om 0,5 till 3 mA och en dosering om ca 106 joner/cmê. Där- efter glödgas den jonimplanterade regionen vid en godtycklig konventionell glödg- ningstemperatur, varefter alla nödvändiga efterföljande steg för färdigställande av en integrerad krets på konventionellt sätt utföras, t.ex. utbildning av metall- emitterkontakter 19, ett metalliseringsskikt 20 och ett isolerande skikt 21 m.m. enligt fig. 20. Efter mikrokretsframstållningsstegens fullföljande delas skivan för avlägsnande av brottytan såsom visas i fig. 2C. Även om öppningen i brott- ytan 17 för föreliggande uppfinnings skull har visats sträcka sig sammanhängande genom alla brottareorna, torde det vara underförstått, att sådana sammanhängande och utsträckta brottytöppningar icke är nödvändiga. Om det är önskvärt att använda delar av brottytan för testanordningar på konventionellt sätt, kan givetvis brott- ytöppningarna 17 avbrytas för att ge plats för sådana testanordningar. Vid sådana metoder, där brottytöppningarna 17 icke hänger samman, är det ändå att föredraga att brottytöppningarna arrangeras så att ingen mikrokretsareaöppning ligger mer än 10 mm från en brottytöppning. Patentkrav. l. Metod vid framställning av integrerade kretsar för jonimplantation i skivor av halvledarmaterial med ett flertal åtskilda areor, vilka skall ut- bildas till ett flertal integrerade mikrokretsar (10), och en brottytarea (ll), som oger och separerar mikrokretsarna, k ä n n e t e c k n a d av utbildning av ett skikt av elektriskt isolerande material (lä, 15) över skivan, upptagning av ett flertal öppningar (16) genom det isolerande skiktet över mikrokretsareorna för att exponera halvledarskívan i mikrokretsareaöppningarna, upptagníng av öpp- ningar (17) genom det isolerande skiktet över brottytaresn för att exponera skívbrottytan nära míkrokretsareaöppningarna, varvid den totala area som exponeras i skivbrottytan är större än den totala area, som exponeras i mikroareaöppningarna, riktning av en stråle joner mot skivan med tillräcklig energi för att implantera joner i den exponerade skivan i mikrokretsarea- och brottytöppningarna samt av- läganande av brottytarean för att separera skivan i ett flertal mikrokretsar.

2. Metod enligt patentkravet 1, k å n n e t e c k n a d därav, att var och en av mikrokretsareaöppningarna (16) ligger inom 10 mm avstånd från en brottytöppning (17).

3. Metod enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a d därav, att skiktet av elektriskt isolerande material utgöres av en kombination av ett skikt av kiselnitrid (15) på ett skikt av kiseldioxid (lå). h.

4. Metod enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a d därav, att ett flertal av mikrokretsareaöppningarna (16) ha en maximisidodimension om 0,025 m. 7800954-5

5. Metod enligt patentkravet N, k å n n e t e c k n a d därav, att brottytöppningarna (17) ha. en total area om minst 5 gånger den totala. arean för mikrokretaareaöppníngarna (16).

6. Metod enligt något av föregående patentkrav, k ä. n n e t e c k n a d. därav, att jonstrâlen är en högenergístråle med en ström om minst 0,5 mA. ANFURDA PUBLIKATIONER: