СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРИСТАЛЛОВ С ТЕПЛООТВОДЯЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ДЛЯ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ТРЕХМЕРНОЙ (THROUGH-SILICON VIAS ) СБОРКИ МНОГОКРИСТАЛЬНЫХ СВЕРХБОЛЬШИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ

1. Способ изготовления кристаллов СБИС с теплоотводящими элементами для изготовления многокристальных СБИС по способу вертикальной сборки, включающий процесс изготовления вертикальных проводников, пронизывающих насквозь полупроводниковую пластину (метод TSV), процессы утонения и соединения пластин друг с другом, отличающийся тем, что при формировании глубоких вертикальных отверстий (ГВО) одновременно формируются глубокие вертикальные траншеи (ГВТ) между кристаллами, ширина которых больше ширины ГВО, стенки ГВО и ГВТ покрываются изолирующим слоем, внутренние объемы ГВО заполняются, а поверхность пластины и стенки ГВТ покрываются проводящим электрический ток материалом (ПЭТМ) таким образом, чтобы между образовавшимися на противоположных стенках ГВТ пленками ПЭТМ осталась щель, определяющая ширину промежутка между кристаллами, щель заполняется нанесением на пластину временной пленки (ВП) для придания пластине большей механической прочности, с поверхности пластины ВП и ПЭТМ химико-механической полировкой удаляются, планаризуя тем самым поверхность пластины и формируя сквозные вертикальные проводники (СВП), а на стенках ГВТ - сквозные теплоотводящие рамки (СТР), затем формируется многоуровневая металлизация, отличающаяся тем, что в топологии, как горизонтального так и вертикального проводников каждого уровня металлизации, по краю кристалла предусматривается изготовление металлической рамки по ширине и расположению на фотошаблоне совпадающая с ранее сформированной СТР, а между кристаллами над щелью между ПЭТМ в процессе изготовления каждого уровня металлизации формируется изолирующая пленка, состоящая из межуровневой (МУИ) и внутриуровневой изоляции (ВУИ), далее возможны несколько вариантов утонения и соединения пластин.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что к лицевой стороне некоторых пластин приклеиваются вспомогательные пластины-носители (ВПН), обратная сторона этих пластин утоняется и на поверхности утонения формируются выступы СВП и СТР, далее эти пластины сформированными выступами совмещаются и соединяются с СВП и СТР на лицевой поверхности неутоненных пластин с последующим утонением этих пластин и формированием на поверхности утонения выступов СВП и СТР, далее образовавшаяся сборка пластин совмещается и присоединяется сформированными выступами к лицевой поверхности следующей неутоненной пластины и выполняется ее утонение до вскрытия донной части СВП, СТР и ВП между кристаллами и изготовлением на ее поверхности выступов СВП и СТР, и т.д., далее сборка пластин разделяется на сборки кристаллов удалением ВП и чередующихся слоев внутриуровневой (ВУИ) и межуровневой (МУИ) изоляции между кристаллами, далее сборки кристаллов отсоединяются от ВПН.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что с целью повышения механической прочности в процессе утонения к лицевой поверхности всех пластин временно приклеивают ВПН, далее с обратной стороны пластины с ВПН утоняются и на части из них формируются выступы СВП и СТР над поверхностью обратной стороны утоненных пластин, далее выступы СВП и СТР на обратной стороне утоненных пластин совмещаются и соединяются с СВП и СТР на обратной стороне утоненных пластин без выступов СВП и СТР, и одна из ВПН отсоединяется, образовавшаяся сборка пластин может быть увеличена присоединением еще одной или нескольких чередующихся пластин с выступами и без выступов СВП и СТР на утоненной поверхности пластин или присоединением отдельных кристаллов, далее из промежутка между кристаллами удаляется ВП и чередующиеся слои МУИ и ВУИ и сборка пластин разделяется на сборки кристаллов, далее сборки кристаллов отсоединяются от ВПН.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что на половине от числа пластин в партии на лицевой поверхности пластин формируются выступы над СВП и СТР, далее пластины с выступами присоединяются к пластинам без выступов лицевыми сторонами, герметизируя тем самым лицевые поверхности кристаллов, далее одна из пластин полученной сборки утоняется и к утоненной поверхности приклеивается ВПН, далее утоняется другая пластина сборки и на поверхности утонения плазменным травлением кремния селективно к СВП и СТР формируются выступы СВП и СТР, далее эти сдвоенные пластины можно присоединять друг к другу необходимое число раз, после присоединения последней сдвоенной пластины сборка пластин разделяется на сборки кристаллов, используя жидкостное стравливание ВП и чередующиеся слои МУИ и ВУИ, далее сборки кристаллов отсоединяются от ВПН.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что ширина глубоких траншей должна быть шире диаметра вертикального отверстия таким образом, чтобы после заполнения вертикальных отверстий пленкой ПЭТМ между образовавшимися на противоположных стенках ГВТ пленками ПЭТМ осталась щель шириной 0,5÷2,0 мкм.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве основного проводящего металлического материала, заполняющего вертикальные отверстия и глубокую траншею в виде рамки по краю кристаллов, насквозь пронизывающих полупроводниковую пластину, используются медь, вольфрам и другие металлы с низким электросопротивлением.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что после вытравливания вертикальных отверстий и глубоких траншей в виде рамок по краю кристаллов в полупроводниковой пластине внутренняя поверхность отверстий и траншей в виде рамок по краям кристаллов покрывается слоем изолирующего диэлектрика методами атомарно слоевого осаждения, электрохимического окисления кремния, газофазного, например CVD из TEOS осаждения.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что перед заполнением медью вертикальных отверстий и траншей в виде рамок по краям кристаллов на покрытые изолирующим диэлектриком стенки ГВО и ГВТ наносятся барьерный и зародышевый слои типа TaN/Ta/Cu, TaN/Ta/Co, TaN/Ta/CoWP методами магнетронного нанесения с обратным распылением, методом газофазного (CVD) нанесения или методом газофазного атомно-слоевого осаждения (АСО).
9. Способ по п.7 или 9, отличающийся тем, что перед заполнением ГВО и ГВТ медью поверхность пластины и покрытые изолирующим слоем стенки ГВО и ГВТ покрываются слоями TiN/W/Co методом газофазного осаждения.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что для заполнения медью вертикальных отверстий и траншей в виде рамок по краям кристаллов в полупроводниковой пластине используется метод электрохимического осаждения, а для заполнения вольфрамом отверстий и траншей в виде рамок по краям кристаллов в полупроводниковой пластине используется метод газофазного осаждения.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед заполнением вольфрамом вертикальных отверстий и траншей в виде рамок по краям кристаллов на стенки глубоких вертикальных отверстий и траншей в виде рамок по краям кристаллов наносится барьерный слой типа TiN методом магнетронного нанесения из ионизированной металлической плазмы (IMP) с подачей электрического смещения на подложку, газофазным методом или методом газофазного атомно-слоевого осаждения (АСО).