Способ изготовления полупроводниковых первичных преобразователей Холла Советский патент 1992 года по МПК G01R33/06 

Изобретение относится к микроэлектронике, а точнее к технологии изготовления полупроводниковых первичных преобразователей магнитного поля - преобразователей Холла (ПХ).

Известен способ изготовления полупроводниковых ПХ (технологический маршрут которого не содержит операции снижения величины остаточного напряжения преобразователей), в котором получение ПХ с заданным уровнем величины остаточного напряжения может достигаться индивидуальной разбраковкой преобразователей по этому параметру 1.

Недостатками этого способа являются повышенная трудоемкость в связи с необходимостью выполнения индивидуальной раз- браковки структур ПХ по величине остаточного напряжения и чрезвычайно

низкий выход годных при изготовлении ПХ с пониженным остаточным напряжением.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ изготовления датчиков Холла (включающий традиционные технологические процессы изготовления полупроводниковых датчиков Холла), в котором снижение (подгонка) величины остаточного напряжения осуществляется путем изменения геометрии рабочего тела датчика с помощью локального выжигания полупроводникового материала в области пленарных холловских контактов сфокусированным лучом оптического квантового генератора 2.

Недостатком способа является его практическая непригодность (высокая себестоимость, низкая технологичность) при изготовлении полупроводниковых первичных ПХ методом групповой технологии.

VI

О О

00

о

Целью изобретения является улучшение технологичности при изготовлении полупроводниковых первичных ПХ методом групповой технологии.

Цель достигается тем, что по способу, включающему формирование полупроводниковых первичных ПХ на пластине, определение плеча преобразователя с минимальным сопротивлением, снижение остаточного напряжения, разделение пластины на дискретные элементы, ПХ формируют на пластине ориентированными в направлении 110.

Кроме того, до разделения пластины на кристаллы на одном, произвольно выбранном ПХ (тестовом образце) определяют плечо с минимальным сопротивлением с последующим локальным ионным облучением аналогичного плеча одновременно всех ПХ на пластине до достижения минимального значения величины остаточного напряжения, которое контролируют на тестовом образце.

Локальность обработки достигается созданием маски фоторезиста на поверхности ПХ.

Величина остаточного напряжения полупроводниковых ПХ определяется несколькими составляющими, одна из которых - неконтролируемый подтрав боковой поверхности преобрэзозателей при формировании топологии рабочего тела методом химического травления. Причем величина этого подтрава формируемых структур ПХ имеет существенный разброс по площади полупроводниковой пластины. Экспериментально установлено, что изготовление ПХ ориентированными в направлении 110 позволяет исключить указанный разброс, что, в свою очередь, обеспечивает возможность применения групповой (одновременно для всех ПХ на пластине) корректировки одной из составляющей остаточного напряжения (в частности, методом ионно-лучевой обработки).

Сопоставительный анализ с прототипом и другими известными техническими решениями показывает, что предлагаемое техническое решение соответствует критериям новизна и существенные отличия.

На фиг. 1 представлена сформированная структура ПХ, где 1 - полуизолирующая подложка, 2 - эпитаксиальный слой (рабочее тело преобразователя 3 - контактные площадки.

На фиг. 2 показана схема проведения операции имплантации протонов, где 4 - маска фоторезиста, 5 - поток распространения протонов Н .

На фиг. 3 изображена структура ПХ после проведения имплантации протонов и удаления фоторезиста, где 6 - локально обработанный протонами участок поверхности ПХ,

Предлагаемый способ изготовления полупроводниковых ПХ реализован следующим образом.

На пластине с эпитаксиальной пленкой

формируют ПХ с заданной топологией рабочего тела и контактных площадок (фиг. 1) методом фотолитографии и вакуумного напыления по стандартной групповой технологии. ПХ формируют ориентированными в

направлении 110 относительно базового среза пластины. (Ось, проходящую через токовые контакты ПХ, ориентируют на пластине параллельно кристаллографическому направлению 110).

С помощью зондовой установки Зонд А-5 и измерительного прибора ЦУИП на одном из сформированных на пластине преобразователе (тестовом) определяют и маркируют участок рабочего тела с

минимальным значением сопротивления. На Пластине формируютмаску фоторезиста, оставляющую на всех преобразователях открытым только необходимый участок поверхности рабочего тела (аналогичный

маркированному участку тестового преобразователя). На ионно-лучевой установке Везувий-5 проводят имплантацию протонов.

Активный контроль величины остаточного напряжения осуществляют на тестовом преобразователе зондовым устройством, установленным в камере установки Везувий-5 с выводом информации на ЦУИП.

Контроль величины остаточного напряжения ведут непрерывно.

Процесс имплантации протонов прекращают по достижении минимального значения остаточного напряжения.

Фоторезист удаляют в установке плаз- мо-химической очистки 08 ПХО-1 ООТ(фиг. 3). Пластину разделяют на дискретные кристаллы ПХ.

В качестве исходного материала использовали пленку эпитаксиальной структуры арсенида галлия с толщиной эпитаксиального слоя 0,3 мкм и концентрацией электронов 5 -1017 . Толщина маски фоторезиста ФП-383 - 1 мкм. Энергия имплантаций протонов 50 кэВ.

В результате на пластине в одном процессе (групповым способом) получены 400 шт. кристаллов ПХ с величиной остаточного напряжения 0,05 мВ.

Выход годных на пластине составил 86%.

Выход годных в случае, когда ориентирование ПХ в направлении 110 на пластине не проводилось, составил величину 5%.

Реализация предлагаемого технического решения по сравнению с известными способами обеспечивает следующие технико-экономические преимущества. В три и более раз (в зависимости от размеров кристаллов ПХ) сокращаются трудоемкость и себестоимость их изготовления в связи с заменой индивидуальной корректировки остаточного напряжения на групповую.

Улучшаются условия труда вследствие исключения утомительной и трудоемкой операции индивидуальной подгонки, требующей напряженной работы оператора с микроскопом.

Формула изобретения

1.Способ изготовления полупроводниковых первичных преобразователей Холла, заключающийся в том, что изготавливают пластины Холла, определяют плечо полупроводникового первичного преобразователя с минимальным сопротивлением, снижают величину остаточного напряжения, разделяют пластину на дискретные полупроводниковые первичные преобразователи Холла, отличающийся тем, что, с целью повышения технологичности, ось преобразователя, проходящую через токовые контакты, ориентируют на пластине в направлении 110.

2.Способ поп. 1, отличающийся тем, что снижение величины остаточного напряжения осуществляют путем локального ионного облучения плеч с минимальным сопротивлением всех полупроводниковых первичных преобразователей, расположенных на пластине.

Использование: в микроэлектронике, а точнее в технологии изготовления полупроводниковых первичных преобразователей магнитного поля - преобразователей Холла. Цель изобретения - снижение трудоемкости. Сущность изобретения заключается в том, что структуры полупроводниковых первичных преобразователей Холла изготавливают на пластине ориентированными в направлении 110 до разделения пластины на дискретные преобразователи Холла на одном, произвольно выбранном преобразователе (тестовом образце), определяют плечо с минимальным сопротивлением с последующим одновременным локальным ионным облучением аналогичного плеча всех датчиков на пластине до достижения минимального значения величины остаточного напряжения, которое контролируют на тестовом образце. 1 з. п. ф-лы, 3 ил (Л с

Щиг.1

Ч III I I I I Г