КРЕМНИЕВАЯ СТРУКТУРА С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ

Предлагаемая полезная модель относится к конструкции кремниевых структур с диэлектрической изоляцией (КСДИ) для высоковольтных микросхем и микросхем с большими токами коммутации.
Известны кремниевые структуры с диэлектрической изоляцией состоящие из выполненных в подложке из поликристаллического кремния отдельных карманов из монокристаллического кремния заданной толщины, изолированного от подложки из поликристаллического кремния, меток контроля толщины карманов из монокристаллического кремния. (См. статью, например, Dielectric Isolation: Comprehensive, Current and Future THE JOURNAL ELECTROCHEMICAL SOCIETY junary 1977 pp 5C-12C и брошюру: Брюхно H.A., Жарковский Е.М., Концевой Ю.А., Сахаров Ю.Г. Кремниевые структуры с диэлектрической изоляцией для изделий микроэлектроники. Обзоры по электронной технике. Серия 3. Микроэлектроника. Вып. №4 (1304). М.: ЦНИИ «Электроника», 1987 г., патент США US 7795045 Класса H01L 21/00 от 14 09 2010 г.)
Метки контроля толщины карманов используют при изготовлении КСДИ для получения необходимых толщин карманов. Метки представляют собой набор прямоугольников различной ширины. В зависимости от ширины меток получают различную их глубину и по появлению той или иной метки на рабочей поверхности КСДИ судят о толщине монокристаллического слоя в кармане и распределении толщины по поверхности пластины. В промышленности обычно используют наборы из 7-9 меток. Точность контроля составляет 0,5-2 мкм в зависимости от толщины карманов и требований к толщине. При появлении на рабочей поверхности КСДИ 1 метки режимы полировки уточняются (уменьшается скорость полировки) и проводят полировку до появления 2 метки, глубина которой соответствует глубине всех разделительных канавок изолирующих карманы. При этом на 1 метке открывается слой поликристалла. Ширину всех разделительных канавок делают одинаковой, особенно на пластинах диаметра более 50 мм, чтобы получить толщину кремниевой поликристаллической одинаковой по всей пластине. Если ширина разделительной канавки будет больше необходимой, то в этих местах необходимо доращивать слой поликристаллического кремния большей толщины, что экономически нецелесообразно. Затем осматривают всю рабочую поверхность КСДИ и проводят полировку всей ее площади до появления 3-5 меток. Последние одна или две метки имеют глубину меньше, чем это необходимо и служат для обнаружения недостатков полировки и корректировки режимов.
Основным недостатком таких КСДИ является то, что в них сложно подключить электрический контакт к поликристаллическому кремнию подложки, который служит экраном вокруг карманов с высоковольтными и сильноточными элементами и устраняет влияние этих элементов на низковольтные элементы управления. Разделительные дорожки между карманами при повышенной толщине кармана являются узкими, часто покрыты изолирующим карман окислом, а сама КСДИ деформируется при термообработках, что затрудняет формирование контакта к поликремнию. Часто при формировании контакта к поликремнию происходит замыкание шины к поликремнию на соседние карманы рядом с окном к поликремниевой подложке.
Наиболее близкой к предполагаемой полезной модели является кремниевая структура с диэлектрической изоляцией, состоящая из выполненных в подложке из поликристаллического кремния отдельных карманов из монокристаллического кремния заданной толщины, изолированного от подложки из поликристаллического кремния, меток контроля толщины карманов из монокристаллического кремния и окон к подложке из поликристаллического кремния для электрического контакта. (См. например, патент США US 4232328 Класс H01L 27/04 от 04 11 1980 г.)
Окно к подложке из поликристаллического кремния для электрического контакта в прототипе расположено на поликристаллическом кремнии в широкой разделительной канавке. Однако применять такую конструкцию контакта на КСДИ диаметром более 50 мм, затруднительно из-за необходимости увеличивать толщину поликристаллического кремния при формировании подложки, что усложняет процесс изготовления.
Техническим результатом предполагаемой полезной модели является повышение выхода годных за счет исключения замыкания окна на соседние карманы и упрощение изготовления КСДИ увеличенного диаметра.
Указанный технический результат достигается тем, что в кремниевой структуре с диэлектрической изоляцией, состоящей из выполненных в подложке из поликристаллического кремния отдельных карманов из монокристаллического кремния заданной толщины, изолированных от подложки из поликристаллического кремния, меток контроля толщины карманов из монокристаллического кремния и окон к подложке из поликристаллического кремния для электрического контакта, окна к подложке из поликристаллического кремния для электрического контакта выполнены к метке контроля толщины карманов наибольшей глубины, которая находится внутри изолированного от подложки из поликристаллического кремния кармана из монокристаллического кремния.
Так как окно к подложке из поликристаллического кремния для электрического контакта выполнено внутри изолированного от подложки из поликристаллического кремния кармана из монокристаллического кремния, риск замыкания окна на отдельные другие карманы полностью отсутствует, что повышает выход годных. Выполнение контакта к метке контроля толщины монокристаллических карманов наибольшей глубины гарантирует электрический контакт с подложки из поликристаллического кремния без необходимости повышать его толщину, т.к. внутри метки произойдет латеральное заращивания углубления поликристаллическим кремнием точно также, как и в разделительных канавках.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фигурами.
На фигурах 1 и 2 изображен разрез и вид сверху области окна к подложке из поликристаллического кремния для электрического контакта на КСДИ с химическим анизотропным травлением разделительных канавок.
Обозначение позиций на фигурах
1 - Карман заданной толщины монокристаллического кремния,
2 - Разделительная канавка необходимой глубины,
3 - Метка контроля толщины карманов наибольшей глубины,
4 - Оксидная изоляция кремния,
5 - Подложка из поликристаллического кремния,
6 - Область подлегирования,
7 - Окно к подложке из поликристаллического кремния для электрического контакта,
8 - Шина, подключающая подложку к электрической схеме,
А - Ширина разделительной канавки.
Предлагаемая полезная модель была опробована при производстве микросхем 1109КТ11 - мощного двухканального коммутатора.
На фиг. 1 и 2 приведены эскизы КСДИ в области окна к подложке из поликристаллического кремния для электрического контакта. Изолированный карман заданной толщины монокристаллического кремния 1 образован разделительными канавками 2 глубиной 28 мкм до шлифовки монокристаллического кремния. Метка контроля толщины карманов наибольшей глубины 3 расположена посредине кармана. Ее глубина до шлифовки монокристаллического кремния составил 32 мкм. Оксидная изоляция кремния 4 отделяет карман заданной толщины монокристаллического кремния 1 от подложки из поликристаллического кремния 5, легированной примесью р-типа проводимости. Ширина разделительной канавки А по поликристаллическому кремнию без учета оксидной изоляции кремния 4 составила 5 мкм, ширина метки контроля толщины карманов наибольшей глубины на поверхности по поликристаллическому кремнию составила 8 мкм. Область метки легируют примесью р-типа проводимости 6, формируют контактное окно к подложке из поликристаллического кремния для электрического контакта 7 и подключают к шине разделительной канавки 8, которая подключает подложку к электрической схеме.