188820. lajstromszámú szabadalom • Eljárás meza szerkezetű félvezető eszközök passziválására
188 820 2 A találmány tárgya eljárás meza struktúrájú félvezető eszközök üveges passziválására, melyet úgy valósítunk meg, hogy az aktív struktúra kialakítása után a Si felületét a tervezett helyeken kémiailag marjuk, a mart helyeken elektroforetikus úton üvegport választunk le, és az üvegport megömlesztjük. A meza struktúrájú félvezető eszközök üveges passziválásával a szakirodalom kb. egy évtizede foglalkozik. A szakirodalomban eleinte a fotoreziszt lakkok felviteléhez hasonlóan üvegpor szuszpenziók felcentrifugálását ajánlották. Pl. a 3.632.434 USA szabadalmi leírásban. További széles körben elterjedt szuszpenzióból való ülepítéses eljárást, ezt ajánlja az alábbi tanulmány: I. Electrochem. Soc. Solid State Techn. Vol. 117 No 1. p. 100- 106, 1970. Más szakirodalmi helyeken ajánlják, mint alkalmas módszert a katódporlasztásos eljárást is. Ezen passziválásra vonatkozó eljárásokra közösen jellemző, hogy az üvegszemcsék nem lokalizálta^ hanem a szelet teljes felületére rakódnak le. Az utóbbi években idevágó szakirodalomban utalást találunk arra, hogy a félvezető eszközök passziválására elektroforetikus üvegleválasztási eljárásokat is kidolgoztak. Az elektroforetikus leválasztás előnye, hogy az üvegpor fő tömegében csak a félvezető elemeknek dielektrikummal nem fedett, elektromosan vezető területére — tehát éppen a passzíváim' kívánt érzékeny helyekre - válik le. Előnye még, hogy a kötőanyag nélkül is végezhető ez a művelet, így az üveg ill. a félvezető felület tiszta marad. A leválasztás után az üveget a felületre olvasztják rövid 500 —750°C-os hőkezeléssel, A megfelelő - hökiiáguiásban illesztett és alkáümentes — üveg alkalmazása esetén a félvezető eszköz védelme biztosítható. Az eddig ismert módszerek hátrányai a következők: A félvezető eszközre történő elektroforetikus üvegpor leválasztás esetén az üveg leválasztása során az elektroforetikus leválasztás szelektivitása ellenére a félvezető eszköz szilíciumdioxidda! fedett részeire is több-kevesebb üvegpor kerül. Ez adódik egyrészt abból, hogy a félvezető eszköznek az elektroforetikus szuszpcnzióból való kiemelésekor az egész felületére elszórtan üvegpor tapad, másrészt pedig az Si02-dal fedett felületrészeken az oxidhibákon is leválás - parazita leválás — jön létre. A félvezető eszközre ily módon rátapadt üvegpor sem mosással, sem pedig öblítéssel nem távolítható el a rendeltetési helyek, azaz a meza átmenetekre leválasztott üvegpor megsértése nélkül. így hőkezeléskor ezek is ráolvadnak a félvezető eszköz bevonni nem kívánt felületére. Ezek a félvezető eszközre olvadt nem kívánatos szemcsék eltakarják a kontaktus kialakítására szánt területeket és meggátolják a félvezető eszköz további műveleti lépéseinek végrehajtását pl. fotolitografálását. A parazita üvegleválások közvetlen kémiai leol•S dása nem jöhet számításba, mert az üveg marószerei a félvezető eszköz Si02 rétegét is oldják. Az általunk kidolgozott találmány célja, hogy az ismert passziválási eljárások hátrányait kiküszöbölje. A találmányban javasolt eljárás a meza szerkezetű félvezető eszközök passziválására szolgál. A találmányban lényegében félvezető eszközök üvegpassziválására dolgoztuk ki az eljárást, mellyel tulajdonképpen egy vastagrétegtechnikai feladatot integráltunk a monolitikus félvezető technológiában úgy, hogy az üvegezett területrészek kialakítása a mikroelektronikai alkatrészek belső elemeinek mérettartományában is a kívánt mérettűrésen belül maradjanak. Az általunk javasolt eljárást a gyakorlatban úgy valósítjuk meg, hogy a félvezető eszköz aktív felületének kialakítása után a félvezető eszköz teljes felü’etére szilíciumnitrid réteget választunk le. Ezután alakítjuk ki a szilícium rétegben a meza árkot, mely így történik, hogy a tervezett mezaárok felett a izilíciumnitrid rétegben ablakot nyitunk és ezután alakítjuk ki kémiai marással a meza árkot. Ennek mélysége általában 20-50 |im. A kémiai marás elvégzése után elektroforézis útján üvegport választunk a meza árokba és azt hőkezeléssel megömlesztjük. Az elektroforetikus leválás azonban részben a szilíciumnitriddel védett felületeken is történik. A tapasztalat szerint ily módon a szilíciumnitriden parazita üvegleválások jönnek létre, melyek eltávolítása feltétlenül szükséges. Eltávolításukra HF tartalmú üvegmaró oldat alkalmas. Ezt azonban csak akkor lehet alkalmazni, ha előbb a meza árkok feletti üvegrétegeket fotoreziszt lakkal vontuk be. Közismert, hogy a szilíciumnitrid és a fotoreziszt lakk az üvegmarószereknek jól ellenáll és megvédi az alatta levő Si02 réteget, vagy rétegeket is. A javasolt eljárással olyan félvezető eszközöket kapunk, melyek csak a meza árkokban tartalmaznak üveget, így a további műveletek, nevezetesen a kontaktus ablaknyitás, a fémezés és a fém fotolitografálása a hagyományos monolitikus szilíciumú félvezető technológiában ismert módon végezhetők el. Az üvegkinövések nem zavarják az illesztési műveleteket. A kontaktus terület ráolvadt üvegszemcséktől mentes, így a fémréteg a kontaktus ablak teljes felületén jól érintkezik a félvezető felülettel. A szilíciumnitrid ily módon kombinált alkalmazása tovább javítja a félvezető eszközök tulajdonságait, ill. a megbízhatóságát, javítja a béta stabilitást és az I,.B0 szórásképet. Az alkálimentes üvegport szemcseméret tekintetében ülepítéssel célszerűen úgy szeparáljuk, hogy a maximális szemcsemérete 3-4 pm legyen. A javasolt elektroforetikus szuszpenziós közeg célszerűen metilalkohol alapú, melyben a diszpergált üvegszemcsék elektrosztatikus töltését az üveg összetételével és a félvezetőtechnikai elvárásokkal kompatíbilis alkálimentes elektrolithatással pl. 0,1-2 g/1 alumíniumnitrát beoldásával fokozzuk, akár konvertáljuk is. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
