Способ изготовления чипов мощных нитридных свч-транзисторов

Авторы патента:

Березняк Анатолий Федорович (RU)

Алексеев Алексей Николаевич (RU)

Кокин Сергей Владимирович (RU)

Чалый Виктор Петрович (RU)

Красовицкий Дмитрий Михайлович (RU)

Погорельский Юрий Васильевич (RU)

H01L21/78 - с последующим разделением подложки на несколько отдельных приборов (резка, изменяющая физические свойства поверхности или форму полупроводниковых элементов,H01L 21/304)

Владельцы патента RU 2339116:

Закрытое акционерное общество "Полупроводниковые технологии и оборудование" (RU)

Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых приборов и может быть использовано при изготовлении мощных СВЧ-транзисторов с использованием гетероструктур на основе нитридов III группы. Сущность изобретения: в способе изготовления чипов мощных нитридных СВЧ-транзисторов, включающем изготовление эпитаксиальной пластины, изготовление диэлектрической пластины-носителя, совмещение эпитаксиальной пластины и диэлектрической пластины-носителя, разделение эпитаксиальной пластины и диэлектрической пластины-носителя на отдельные элементы и образование чипов, разделение эпитаксиальной пластины и диэлектрической пластины-носителя на отдельные элементы и образование чипов осуществляют после совмещения эпитаксиальной пластины и диэлектрической пластины-носителя. В результате предотвращается перераспределение остаточных механических напряжений в системе эпитаксиальная гетероструктура/сапфировая подложка, образующей эпитаксиальную пластину, при разделении последней на отдельные элементы (чипы) и обеспечивается тем самым сохранение электрофизических характеристик эпитаксиальной гетероструктуры. 8 ил.

Нитриды III группы обладают максимальной среди родственных соединений А3В5 шириной запрещенной зоны, высокой термической, химической и радиационной стойкостью. По этой причине нитридные гетероструктуры пригодны для изготовления опто - и микроэлектронных приборов повышенной мощности, активная область которых в процессе работы нагревается до температур 300-750°С. Вместе с тем технологические трудности получения объемных кристаллов нитридов III группы являются причиной того, что массовое производство подложек из этих материалов во всем мире на данный момент отсутствует. Практически все прикладные разработки нитридных приборов основаны на использовании чужеродных подложек, в той или иной мере рассогласованных с нитридами III группы по параметру решетки и коэффициенту термического расширения. Наиболее распространенным и коммерчески оправданным для массового производства вариантом является использование подложек из сапфира, обеспечивающих достаточное качество нитридных гетероструктур и приборов на их основе при относительно невысокой стоимости изготовления. Однако сапфировые подложки имеют низкую теплопроводность, ограничивающую мощностные возможности приборов из-за перегрева активной области в условиях недостаточного теплоотвода. Для достижения необходимых эксплуатационных характеристик мощных нитридных СВЧ-транзисторов, эпитаксиальные гетероструктуры, выращенные на сапфировых подложках, монтируют на диэлектрические пластины-носители, снабженные средствами для отвода тепла.

Известен способ изготовления нитридных полупроводниковых приборов на основе GaN, включающий в себя изготовление эпитаксиальной пластины путем наращивания полупроводниковой гетероструктуры на сапфировой подложке, разделение полученной эпитаксиальной пластины на отдельные активные элементы (чипы), последующее прикрепление чипов на теплоотводящую диэлектрическую пластину-носитель, утонение или удаление сапфировой подложки с обратной стороны гетероструктуры, разделение пластины-носителя с прикрепленными чипами на отдельные элементы и их корпусирование, WO 2006065046 А1. Способ может быть использован для изготовления нитридных СВЧ-транзисторов, однако, существенным его недостатком являются последствия предварительного разделения эпитаксиальной пластины на отдельные элементы, а также утонение (удаление) сапфировой подложки отдельных элементов. Сапфировые подложки эпитаксиальных пластин химически и механически устойчивы, и используемые на практике методы их разделения на чипы (колка алмазным резцом, резка алмазным диском или лазерная резка), а также их утонение (удаление) часто приводят к перераспределению механических напряжений в системе гетероструктура/подложка. В нитридных транзисторных гетероструктурах с двумерным электронным газом, подверженных влиянию внутренних поляризационных полей, изменение остаточных механических напряжений приводит к изменению электрофизических характеристик активного слоя гетероструктуры, и зачастую - к их полной деградации (исчезновению двумерного электронного газа).

Известен также способ изготовления чипов мощных нитридных СВЧ-транзисторов, включающий следующие операции: изготовление эпитаксиальной пластины, разделение ее на отдельные элементы (чипы), изготовление диэлектрической пластины-носителя, прикрепление эпитаксиальной пластины отдельными элементами к диэлектрической пластине, разделение диэлектрической пластины на отдельные элементы, соответствующие элементам эпитаксиальной пластины, прикрепленным к пластине-носителю, R.Vandersmissen, W.Ruythooren, J.Das, M.Germain, D.Xiao, D.Schreurs and G.Borghs, "Transfer from MHEMT to GaN HEMT Technology: Devices and Integration", International Conference on Compound Semiconductor Manufacturing Technology (MANTECH), New Orleans, Louisiana, USA, pp.237-240, 11-14 April 2005.

Этот способ принят в качестве прототипа настоящего изобретения. Прототип, как и вышеописанный аналог, имеет тот же недостаток, обусловленный предварительным разделением эпитаксиальной пластины на отдельные элементы: нежелательное перераспределение остаточных механических напряжений в системе эпитаксиальная гетероструктура/сапфировая подложка, и, как следствие, изменение электрофизических характеристик активного слоя гетероструктуры или даже ее полную деградацию (исчезновение двумерного электронного газа). Нередко при предварительном разделении эпитаксиальной пластины на отдельные элементы и при утонении (удалении) сапфировой подложки отдельных элементов происходит физическое разрушение эпитаксиальной пластины.

Задачей настоящего изобретения является предотвращение перераспределения остаточных механических напряжений в системе эпитаксиальная гетероструктура/сапфировая подложка, образующей эпитаксиальную пластину, при разделении последней на отдельные элементы (чипы) и обеспечение тем самым сохранения электрофизических характеристик эпитаксиальной гетероструктуры.

Согласно изобретению в способе изготовления чипов мощных нитридных СВЧ-транзисторов, включающем изготовление эпитаксиальной пластины, изготовление диэлектрической пластины-носителя, прикрепление эпитаксиальной пластины к диэлектрической пластине-носителю, разделение эпитаксиальной пластины и диэлектрической пластины-носителя на отдельные элементы и образование чипов, разделение эпитаксиальной пластины и диэлектрической пластины-носителя на отдельные элементы и образование чипов осуществляют после прикрепления эпитаксиальной пластины к диэлектрической пластине-носителю.

Заявителем не выявлены источники, содержащие информацию о технических решениях, идентичных настоящему изобретению, что позволяет сделать вывод о его соответствии критерию «новизна».

Благодаря тому, что эпитаксиальную пластину разделяют на отдельные элементы не предварительно, а одновременно и совместно с диэлектрической пластиной-носителем, с которой эпитаксиальная пластина предварительно прочно соединена с образованием монолитного блока, эпитаксиальная гетероструктура, находясь в монолитном блоке, приобретает повышенную устойчивость к механическим воздействиям; это обеспечивает весьма важный технический результат, который состоит в том, что, практически, полностью предотвращается перераспределение остаточных механических напряжений в системе эпитаксиальная гетероструктура/сапфировая подложка и обеспечивается сохранение электрофизических характеристик активного слоя гетероструктуры.

Во всех известных заявителю способах изготовления чипов мощных нитридных СВЧ-транзисторов эпитаксиальную пластину прикрепляли к пластине-носителю в виде отдельных, предварительно полученных разделением эпитаксиальной пластины частей со всеми вытекающими из этого негативными последствиями. Заявителем не выявлены какие-либо источники информации, в которых содержались бы сведения об отличительных признаках настоящего изобретения и их связи с достигаемым техническим результатом. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «изобретательский уровень».

Способ иллюстрируется схематическими чертежами, на которых изображено (в продольном разрезе):

на фиг.1 - эпитаксиальная пластина;

на фиг.2 - диэлектрическая пластина-носитель;

на фиг.3 - диэлектрическая пластина-носитель с контактами;

на фиг.4 - эпитаксиальная пластина, совмещенная с диэлектрической пластиной-носителем;

на фиг.5 - эпитаксиальная пластина, прикрепленная к диэлектрической пластине-носителю;

на фиг.6 - то же, что на фиг.5, произведено утонение сапфировой подложки эпитаксиальной пластины;

на фиг.7 - то же, что на фиг.6, соединенные между собой пластины разделены на отдельные элементы (чипы);

на фиг.8 - чипы с прикрепленными к ним теплоотводящими элементами.

Заявленный способ реализуют следующим образом.

Изготавливают эпитаксиальную пластину (фиг.1), для чего на сапфировой подложке 1 выращивают эпитаксиальную нитридную гетероструктуру 2 и затем при помощи стандартных планарных операций на ней формируют элементы 3 приборной топологии. Затем из диэлектрического материала, в частности поликора, изготавливают диэлектрическую пластину-носитель 4 (фиг.2) и выполняют в ней сквозные отверстия 5 малого диаметра, расположение которых соответствует расположению элементов 3 приборной топологии эпитаксиальной пластины, и сквозные отверстия 6 большего диаметра, расположенные в области межприборной изоляции. Затем методом фотолитографии изготавливают контакты 7 (фиг.3), расположение которых соответствует расположению элементов 3. Далее эпитаксиальную пластину совмещают с диэлектрической пластиной-носителем, при этом элементы 3 приборной топологии совмещаются с контактами 7 (фиг.4). После этого пространство между пластинами заполняют через отверстия 6 теплопроводящим самотвердеющим компаундом 8. В результате эпитаксиальная гетероструктура 2 оказывается заключенной в прочный «сэндвич», образованный подложкой 1 и пластиной 4 (фиг.5). Далее осуществляют утонение сапфировой подложки 1 посредством химико-динамического метода и нанесение на нее тонкого металлического покрытия (на чертежах не показано) (фиг.6). Затем полученную структуру (блок) разделяют, например, посредством резки алмазным диском на отдельные элементы - чипы, как это показано на фиг.7. После этого к тонкому металлическому покрытию каждого чипа при помощи стандартного припоя 9 прикрепляют теплоотводящие элементы 10.

Заявленный способ дает возможность изготовления чипов при обеспечении повышенной устойчивости эпитаксиальной гетероструктуры, обусловливает предотвращение остаточных механических напряжений и позволяет сохранить электрофизические характеристики эпитаксиальной гетероструктуры и изготовленных чипов.

Способ изготовления чипов мощных нитридных СВЧ-транзисторов, включающий изготовление эпитаксиальной пластины путем выращивания на сапфировой подложке эпитаксиальной нитридной гетероструктуры и формирование на ней элементов транзисторной топологии, изготовление диэлектрической пластины-носителя, совмещение эпитаксиальной пластины и диэлектрической пластины-носителя, разделение эпитаксиальной пластины и диэлектрической пластины-носителя на отдельные элементы и образование чипов, отличающийся тем, что разделение эпитаксиальной пластины и диэлектрической пластины-носителя на отдельные элементы и образование чипов осуществляют после совмещения эпитаксиальной пластины и диэлектрической пластины-носителя.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении чувствительных элементов датчиков давлений. .

Прибор для поверхностного монтажа // 2316846

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в производстве электронных приборов и интегральных схем. .

Способ изготовления микросхем // 2244364

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в производстве микросхем. .

Способ обработки структур "кремний на сапфире" // 2185685

Изобретение относится к производству полупроводниковых приборов и может быть использовано при создании структур "кремний на сапфире", предназначенных для изготовления дискретных приборов и интегральных схем, стойких к воздействию дестабилизирующих факторов, например к радиации.

Интегральная схема и способ ее изготовления // 2117418

Способ изготовления датчиков давления // 2075137

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении малогабаритных полупроводниковых датчиков давления. .

Способ получения тонких монокристаллических полупроводниковых слоев на изоляторе или другом полупроводниковом материале // 2071145

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано в новом технологическом процессе: изготовлении структур кремний на изоляторе или кремний на арсениде галлия (через окисел) путем прямого соединения полупроводниковых пластин.

Устройство для закрепления изделий, преимущественно полупроводниковых пластин в установках для разделения их на кристаллы // 2047934

Изобретение относится к электроадгезионным захватам и предназначено для фиксации пластин и подложек из электропроводящих и диэлектрических материалов при обработке, ориентированном разделении на отдельные кристаллы, подготовке к операциям сборки и монтажа.

Устройство для закрепления изделий, преимущественно полупроводниковых пластин, в установках для разделения их на кристаллы // 2047933

Устройство для приклейки пластин к адгезионному пленочному носителю // 2036537

Запоминающее устройство с диэлектрическим слоем на основе пленок диэлектриков и способ его получения // 2343587

Изобретение относится к области полупроводниковой нанотехнологии и может быть использовано для прецизионного получения тонких и сверхтонких пленок полупроводников и диэлектриков в микро- и оптоэлектронике, в технологиях формирования элементов компьютерной памяти

Способ формирования граней чипа для мозаичных фотоприемных модулей // 2509391

Изобретение относится к полупроводниковой технологии и предназначено для сборки мозаичных фотоприемных модулей. В способе формирования граней чипа для мозаичных фотоприемных модулей наносят защитное покрытие на планарную сторону приборной пластины, после чего, используя лазер, производят скрайбирование и осуществляют раскалывание приборной пластины. Защитное покрытие наносят толщиной, обеспечивающей поглощение лазерного излучения с плотностью энергии меньшей порога плавления в материале защитного покрытия и препятствование его воздействия на полупроводниковый материал. Скрайбирование, формирующее грань, осуществляют с использованием многопроходного режима. В каждом проходе приборной пластины скорость ее движения выбирают из условия отсутствия на поверхности больших зон расплава материала за счет перекрытия световых пятен от импульсного излучения, а также отсутствия уменьшения ширины канавки за счет осаждения расплава. При скрайбировании формируют канавку симметричной V-образной формы, направляя излучение по нормали к поверхности приборной пластины и получая канавку со стенками, образующими с поверхностью приборной пластины тупой угол α, или асимметричной V-образной формы, путем отклонения оптической оси лазерной системы, генерирующей требуемое излучение для скрайбирования, от нормали к поверхности приборной пластины в поперечном направлении формируемой канавки, получая канавку со стенкой со стороны чипа, образующей с поверхностью приборной пластины угол менее величины α и не более 180°-α. В результате достигается повышение эффективности преобразования изображений в мозаичном фотоприемном модуле и расширение области его применения. 5 з.п. ф-лы, 9 ил., 2 пр.

Способ изготовления полупроводниковых приборов // 2511054

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при производстве электронных приборов. В способе изготовления полупроводникового прибора в полупроводниковой пластине прошивают переходные сквозные отверстия, поверхности отверстий, образовавшиеся сколы, лицевую и обратную поверхности полупроводниковой пластины селективно покрывают изоляционным слоем, поверх изоляционного слоя наносят металлические проводники, необходимые для проведения электротермотренировки и полного контроля всех кристаллов, после электротермотренировки и полного контроля пластину разрезают на кристаллы, годные из которых используют для корпусирования. Изобретение обеспечивает групповую электротермотренировку и полный контроль кристаллов в составе полупроводниковой пластины, что значительно удешевляет производство полупроводниковых приборов. 8 з.п. ф-лы, 5ил.

Структурный блок с лазерным треком; способ изготовления такого структурного блока // 2542056

Группа изобретений касается структурного блока, имеющего в качестве линии инициирования разлома лазерный трек, который состоит из углублений, полученных от лазерного луча, для подготовки последующего разделения этого структурного блока на отдельные конструктивные элементы. Тем самым обеспечивается то, что при разделении на отдельные части разлом всегда происходит вдоль этого лазерного трека, предотвращаются разломы, отклоняющиеся от лазерного трека, и после разламывания формируются ровные и не имеющие осыпаний края излома. Причем расстояние между двумя расположенными рядом углублениями от лазера меньше или равно диаметру этих углублений от лазера, соответственно измеренному на поверхности структурного блока. При этом лазерный трек скомбинирован с выемкой в отдельном конструктивном элементе. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ изготовления высокочувствительных многоэлементных твердотельных преобразователей изображения // 2559302

Изобретение относится к способам изготовления структур высокочувствительных многоэлементных твердотельных преобразователей изображения - многоэлементных фотоприемников. Технический результат заключается в разработке надежного процесса вскрытия контактных окон при котором минимизируется вероятность замыкания металлических электродов контактных площадок с кремниевой подложкой и снижаются требования к допустимому значению поверхностного сопротивления подзатворного диэлектрика, благодаря чему обеспечивается существенное повышение выхода годных фотоприемников. Способ изготовления высокочувствительного многоэлементного твердотельного преобразователя изображения включает этап изготовления приборной пластины, этап соединения приборной пластины с пластиной-носителем, этап обработки обратной стороны приборной пластины, этап вскрытия контактных окон, этап разделения на чипы и формирования внешних выводов. На этапе вскрытия контактных окон сначала вытравливают окна в слое кремния приборной пластины, расположенные над контактными площадками, большие по размеру, чем размер контактных площадок, при этом используют преимущественно щелочные травители, а затем вскрывают контактные окна в слое диэлектрика, расположенного над контактной площадкой преимущественно методом реактивного ионного травления, используя в качестве травителей фторзамещенные углеводороды. 5 ил.

Способ создания сквозных микроканалов с диаметрами микронных и субмикронных размеров в кристалле кремния с помощью лазерных импульсов // 2592732

Использование: для создания сквозных микро- и субмикронных каналов в кристалле кремния. Сущность изобретения заключается в том, что способ создания сквозных микроканалов с диаметрами микронных и субмикронных размеров в кристалле кремния с помощью лазерных импульсов заключается в прошивке отверстия в кристалле кремния лазерным методом за счет наведения фокального пятна на поверхность кристалла и многоступенчатом перемещении этого пятна в направлении к входной поверхности кристалла, при этом для получения микроканалов с диаметрами микронных и субмикронных размеров в кристалле кремния используют инфракрасный фемтосекундный хром-форстерит лазер, а многоступенчатое перемещение фокального пятна в направлении к входной поверхности кристалла проводят с длиной волны излучения 1240 нм, при которой длина пробега фотона в структуре кремния равна 1 см, а энергия кванта меньше ширины запрещенной зоны. Технический результат: обеспечение возможности упрощения способа создания сквозных микро- и субмикронных каналов в кристалле кремния для создания чипов, имеющих возможность охлаждения внутренних слов структуры.

Способ изготовления микроэлектронного узла на пластичном основании // 2597210

Изобретение относится к технологии производства многокристальных модулей, микросборок с внутренним монтажом компонентов. Технический результат - уменьшение трудоемкости изготовления, расширение функциональных возможностей и повышение надежности микроэлектронных узлов. Достигается тем, что в способе изготовления микроэлектронного узла на пластичном основании перед установкой бескорпусных кристаллов и чип-компонентов соединяют круглую пластину по внешней ее части с опорным металлическим кольцом, наносят тонкий слой кремнийорганического полимера. Устанавливают бескорпусные кристаллы чип-компоненты, ориентируясь на ранее сформированный топологический рисунок, герметизируют кремнийорганическим полимером, достигая толщины полимера равной высоте кольца. Удаляют основание - круглую металлическую пластину, закрепляют дополнительную круглую металлическую пластину с обратной стороны микроэлектронного узла. Проводят коммутацию методом вакуумного напыления металлов или фотолитографией. Наносят слой диэлектрика, второй слой металлизации, защитный слой кремнийорганического полимера. Наносят паяльную пасту на выходные площадки микроэлектронного узла, удаляют дополнительную круглую металлическую пластину с кольцом - проводят вырезку микроэлектронного узла из технологической оснастки. 1 ил.

Способ изготовления эпитаксиального слоя кремния на диэлектрической подложке // 2618279

Изобретение относится к области формирования эпитаксиальных слоев кремния на изоляторе. Способ предназначен для изготовления эпитаксиальных слоев монокристаллического кремния n- и p-типа проводимости на диэлектрических подложках из материала с параметрами кристаллической решетки, близкими к параметрам кремния с помощью химической газофазной эпитаксии. В качестве материала подложки могут использоваться, в частности, лейкосапфир (корунд), шпинель, алмаз, кварц. Способ заключается в расположении подложки в реакторе, нагреве рабочей поверхности подложки до 900-1000°C, подаче потока реакционного газа, содержащего инертный газ-носитель и моносилан, наращивании кремния до образования начального сплошного слоя на рабочей поверхности подложки, добавлении к потоку реакционного газа потока галогенсодержащего реагента и формировании эпитаксиального слоя кремния требуемой толщины. Начальный сплошной слой кремния наращивают со скоростью от 3000 /мин до 6000 /мин. После формирования данного слоя на рабочей поверхности подложки расход потока реакционного газа уменьшают, снижая скорость роста на 500-2000 /мин. К потоку реакционного газа добавляют поток насыщенного пара галогенида кремния или газообразного галогенсилана, значение расхода которого задают таким образом, чтобы скорость роста кремниевого слоя вернулась к значениям 3000-6000 /мин. Технический результат изобретения - получение слоя кремния высокого качества и снижение себестоимости процесса изготовления. 3 ил., 1 пр.

Способ изготовления круглых кристаллов с фаской, устройство и лезвийный инструмент для осуществления способа // 2646301

Изобретение относится к области изготовления силовых полупроводниковых приборов и может быть использовано для разделения полупроводниковых пластин на круглые кристаллы. Способ включает формирование фаски алмазным лезвийным инструментом и вырезку кристаллов из пластины, которые выполняют одним инструментом. При этом фаску формируют главной режущей кромкой инструмента, расположенной наклонно к поверхности пластины, поворачивают инструмент относительно неподвижной вершины, устанавливая главную режущую кромку перпендикулярно поверхности пластины, и выполняют вырезку кристалла вспомогательной режущей кромкой. Главная режущая кромка выполнена длиной 2,00 мм, вспомогательная – длиной 0,05-0,15 мм и расположена под углом 90° к главной, а дополнительная – длиной не более 2.00 мм и расположена под углом 120-170° к вспомогательной режущей кромке. Изобретение направлено на повышение качества и точности кристаллов, изготовленных одним инструментом на одном станке. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.