專利名稱：用于多層晶片的吸收層和生產(chǎn)該吸收層的方法
為減小污物對(duì)集成電路(IC)性能的影響，可在IC晶片的背面加一層吸收層，如注入磷。吸收材料捕獲擴(kuò)散在晶片中的雜質(zhì)，如鈉或金屬。為使吸收層有效，要求吸收層不被耗盡，即吸收層中的任何電場(chǎng)都不足以大致耗盡至少部分吸收層的電荷。此外，為使吸收有效，吸收層不應(yīng)與IC晶片的任何半導(dǎo)體部分隔離，如由絕緣層隔離。
接合晶片技術(shù)，一種介電隔離形式，向現(xiàn)有吸收技術(shù)提出了挑戰(zhàn)。在一普通的接合晶片中，有源和無(wú)源器件被制作在一工作半導(dǎo)體層上，絕緣層將其與用作承載層并支持工作層的半導(dǎo)體層隔離開(kāi)。然而，由于隔離層的影響，在承載層上放置吸收層對(duì)吸收工作層中的雜質(zhì)不很有效。將吸收層放在工作層上不很有效，因?yàn)槲諏硬糠趾苡锌赡鼙缓谋M。
因此，需要提供一種對(duì)接合晶片或其它介電隔離晶片技術(shù)有效的吸收技術(shù)。
而且，還要提供用來(lái)為接合晶片或其它介電隔離晶圓片技術(shù)提供有效吸收層的獨(dú)特工藝。
本發(fā)明這些和其它目標(biāo)一般可在具有工作層和承載層的晶片中實(shí)現(xiàn)，工作層由槽分成許多區(qū)，每個(gè)工作層部分有隔離槽形成的副表面。可由放在至少一個(gè)副表面上的吸收層對(duì)工作層進(jìn)行吸收。
此外，本發(fā)明的上述方面一般可通過(guò)制造晶片的方法實(shí)現(xiàn)，晶片有一工作層和一承載層。在工作層中刻槽以形成許多部分，這些部分有副表面。然后在至少一個(gè)副表面上形成吸收層，對(duì)相應(yīng)部分起吸收器的作用。
本發(fā)明前述的特點(diǎn)以及發(fā)明本身，可從下面對(duì)圖的詳細(xì)描述中更全面地了解，其中

圖1—4是示例性的晶片(不按比例)簡(jiǎn)化的剖面圖，說(shuō)明構(gòu)成本發(fā)明的示例性實(shí)施例的一系列典型步驟，這里吸收層在晶片工作層隔離區(qū)的副表面上。
圖4中給出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面所述的典型已完成晶片10。工作層13(這里為硅)被槽15分成許多部分14。絕緣層12(如二氧化硅)將工作層部分與承載層11分隔開(kāi)。承載層11可以是硅、多晶硅等。槽15在整個(gè)工作層13中延伸到絕緣層12。工作層部分14副表面16上的多晶硅“凸緣”17用作每個(gè)部14的吸收器。覆在多晶硅吸收器17上的氧化層18用來(lái)保持工作層部分14與多晶硅填料19隔離。
圖1—3提供更多細(xì)節(jié)幫助解釋制造示于圖4的典型結(jié)構(gòu)的最佳典型方法。
圖1中，給出具有承載層11、絕緣層12和工作層13的典型介電隔離晶片10。這樣的晶片10可由采用示于美國(guó)專利4,883,215的典型工藝的晶片接合技術(shù)制造?；蛘?，晶片10可用其它介電隔離(DI)技術(shù)制造，如美國(guó)專利4820653公開(kāi)的、轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明同一受讓人的技術(shù)。
如圖1所示，工作層13被槽15分成許多部分14。槽15由光致抗蝕劑(未給出)確定，最好用等離子刻蝕技術(shù)刻蝕以形成副表面16。槽15最好完全伸至絕緣層12。這樣，一個(gè)部分14與其它部分14電隔離。
圖2中，晶片10上沉積了一層多晶硅17，其覆蓋晶片10的整個(gè)上表面。多晶硅層17覆蓋各部分14的副表面16，用作各部分14的吸收器。眾所周知，在不需要或不想要吸收層的地方，可有選擇地沉積多晶硅層17，如通過(guò)光致阻蝕劑掩膜(未給出)。此外，為加強(qiáng)多晶硅的吸收能力，可對(duì)多晶硅摻雜，如摻磷。多晶硅沉積可用任何眾所周知的工藝進(jìn)行。
這樣應(yīng)保證了在副表面16多晶硅層17的吸收效果，因?yàn)楦鞑糠?4中的任何電場(chǎng)都不會(huì)增加到足夠的強(qiáng)度以耗盡多晶硅17和各部分14的硅之間界面。摻雜多晶硅17還加強(qiáng)了多晶硅17對(duì)耗盡的抵抗能力。
多晶硅17被深腐蝕以除去除副表面16上以外的多晶硅，從而沿各部分14留下“凸緣”。然后，生成氧化層18來(lái)覆蓋多晶硅層17。最好是，氧化層18是熱氧化層，但也可用沉積的氧化層。然后，槽15中其余空間用多晶硅19填充。多晶硅19被深腐蝕，只留下槽15中的多晶硅19。然后深腐蝕氧化層18，使各部分14的主表面被暴露出來(lái)，用來(lái)制晶體管、二極管、電阻等。結(jié)果是示于圖4的結(jié)構(gòu)。在槽15被填充時(shí)，氧化層18也用來(lái)將各部分14彼此隔離。
人們預(yù)計(jì)，如果圖3中多晶硅凸緣17被摻雜，晶片10就可能經(jīng)受高溫退火，這會(huì)將摻雜劑從多晶硅凸緣17驅(qū)入用作每個(gè)部分14吸收器的副表面16中。然后就可除去多晶硅凸緣。然而，眾所周知，生成氧化層18的熱氧化可實(shí)現(xiàn)任何摻雜劑從凸緣17到上面提到的副表面16的部分?jǐn)U散。如果采用摻雜劑擴(kuò)散，就沒(méi)有必要除去凸緣17。
多晶硅凸緣16的典型厚度在0.5至2μm的范圍。氧化層18的厚度在0.05至4μm的范圍。
應(yīng)當(dāng)明白，上面的吸收技術(shù)可被用于沒(méi)有介電隔離即沒(méi)有絕緣層12的晶片10。上述吸收技術(shù)應(yīng)適用于結(jié)隔離層13、11(如異質(zhì)結(jié)或單質(zhì)結(jié))或甚至于其中在層13和11間沒(méi)有區(qū)別的單層晶片。此外，應(yīng)該知道，其它材料也可用作吸收材料。
描述了本發(fā)明最佳實(shí)施例以后，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)知道，可以使用其它體現(xiàn)本發(fā)明思想的實(shí)施例。因而，本發(fā)明不應(yīng)限于公開(kāi)的實(shí)施例。而應(yīng)只受所附加權(quán)利要求的精神和范圍限制。
權(quán)利要求
1.具有工作層(如13)和承載層(如11)的晶片(如10)，其工作層被槽(如15)分成許多部分，每個(gè)工作層部分有由槽形成的副表面(如16)，其特征是至少一個(gè)副表面上有吸收層(如17)。
2.如權(quán)利要求1所述的晶片，其中吸收層為多晶硅。
3.如權(quán)利要求2所述的晶片，其中多晶硅被摻雜。
4.如權(quán)利要求2所述的晶片，其中多晶硅摻磷。
5.如權(quán)利要求2或4所述的晶片，其中吸收層幾乎覆蓋所有副表面。
6.如權(quán)利要求5所述的晶片，其中吸收層上有一層氧化層(如18)并且槽用多晶硅填充(如19)。
7.如權(quán)利要求6所述的晶片，其中工作層和承載層被二氧化硅絕緣層(如12)分開(kāi)。
8.如權(quán)利要求7所述的晶片，其中晶片為接合的晶片。
9.制造晶片(如10)的方法，晶片具有工作層(如13)和承載層(如11)，該方法的特征為步驟將工作層刻槽(如15)以形成其具有副表面(如16)的許多部分；和在至少一個(gè)副表面形成吸收層(如17)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中形成吸收層的步驟特征還包括步驟在工作層上和槽中沉積多晶硅來(lái)覆蓋副表面；和深腐蝕多晶硅，保留副表面上的多晶硅。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征還包括步驟至少在多晶硅吸收層上形成氧化層(如18)；和用多晶硅(如19)填充槽。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中用多晶硅填充槽的步驟的特征還包括步驟在工作層上沉積多晶硅，以保證填充槽；和深腐蝕多晶硅，只留下在槽中的多晶硅。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中氧化層是熱生成的。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中多晶硅吸收層被摻雜。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中多晶硅吸收層摻磷。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其中承載層和工作層被絕緣層(如12)隔開(kāi)，刻槽步驟的特征還包括重新填充穿過(guò)工作層伸至絕緣層的槽。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中絕緣層是二氧化硅，晶片是接合晶片。
全文摘要
一種用于介電隔離晶片結(jié)構(gòu)如接合晶片的吸收結(jié)構(gòu)。吸收層沉積在具有彼此由隔離槽隔離的半導(dǎo)體區(qū)的晶片上。深腐蝕吸收層，留下一層沿半導(dǎo)體區(qū)側(cè)壁的多晶硅。多晶硅可摻雜。將多晶硅氧化，并沉積多晶硅來(lái)填充隔離槽中的空隙。
文檔編號(hào)H01L21/762GK1119341SQ9510718
公開(kāi)日1996年3月27日 申請(qǐng)日期1995年6月2日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月3日
發(fā)明者威廉·G·伊斯特爾 申請(qǐng)人:美國(guó)電報(bào)電話公司