DE2425993A1 - Bindungsverfahren fuer eine dielektrische isolation von einkristall-halbleitergebilden - Google Patents

Bindungsverfahren fuer eine dielektrische isolation von einkristall-halbleitergebilden

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DE2425993A1 DE19742425993 DE2425993A DE2425993A1 DE 2425993 A1 DE2425993 A1 DE 2425993A1 DE 19742425993 DE19742425993 DE 19742425993 DE 2425993 A DE2425993 A DE 2425993A DE 2425993 A1 DE2425993 A1 DE 2425993A1
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Description

Bindungsverfahren für eine dielektrische Isolation von Einkristall-Halbleitergebilden
Die Erfindung betrifft ein Bindungsverfahren für Halbleiterge-
bzw. Trennung
bilde zum Erzielen einer dielektrischen IsolatiönVyöh Einkristall-Siliziumgebilden für Anwendungen bei hoher Umgebungstemperatur oder -strahlung.
Bei den meisten bekannten Verfahren zur dielektrischen Isolation bzw. Trennung ■ ·
ϊνοη Festkörperkomponenten wird polykristallines Silizium auf einem oxidierten Einkristall-Siliziumplättchen durch Kristallwachstum gezüchtet, um als endgültiges Substrat für getrennte Bereiche von aus dem einkristallinen. Silizium gebildeten Komponenten zu dienen. . Dieses führt bei den meisten Festkörperkomponenten und integrierten Kreisen zu verschiedenen Nachteilen aufgrund der schlechten mechanischen Eigenschaften des polykristallinen Siliziums und der Unterschiede im Ausdehnungskoeffizienten des polykristallinen Siliziums und des Einkristall-Siliziumaufbaues. Es v/ird eine Technik benötigt, mittels derer das ursprüngliche Einkristallsilizium, aus dem die Komponenten hergestellt
getrennten werden, mit einem dielektrisch/ isoliertenTEinkristall-Silizxumsubstrat versehen werden. Eine wesentliche Voraussetzung zur Realisierung solcher Halbleitergebilde ist ein Bindungsverfahren, das bei ausreichend niedriger Temperatur stattfindet, damit kein Einfluß auf die Siliziumdioxid-Isolierschicht und den vorher hergestellten Einkristallaufbau entsteht. Diese dielektrisch isolierten Einkristall-Siliziumkomponenten sind für Anwendungen bei hoher Umgebungstemperatur und ebenfalls bei großer Umgebungsstrahlung nützlich, wo eine normale Übergang st rennung wegen des großen Pegels an Leckströmen unwirksam ist. Der vorliegenden Er-
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findung liegt daher die Schaffung einer wirksamen Technik der
obengenannten Art zugrunde.
Entsprechend einem Gesichtspunkt wird daher erfindungsgemäß ein Bindungsverfahren für dielektrisch isolierte Einkristallhalbleiter vorgeschlagen, bei dem erste und zweite Einkristall-Halbleitergebilde geschaffen werden und bei dem auf zumindest einem der Halbleitergebilde eine Isolierschicht ausgebildet wird, wobei
sich ein derartiges Bindungsverfahren ferner dadurch auszeichnet, daß auf einem der Halbleitergebilde eine Glas-bindungsschicht geformt wird, die einen in vorbestimmter Weise niedrigeren Erweichungspunkt als die Isolierschicht und der Halbleiter aufweist,
und daß die Einkristall-Halbleitergebilde mit zumindest einer
zwischenliegenden Isolierschicht und Glasbindungsschicht bei der vorbestimmten Temperatur unter gesteuertem Druck während eines
ausgewählten Zeitintervalle verbunden werden.
Die vorliegende Erfindung und eine bevorzugte praktische Ausführungsform derselben werden nachfolgend unter Hinweis auf die Beschreibung sowie die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 - eine schematische Querschnittsansicht eines temporären Einkristall-Siliziumsubstrates mit einer hergestellten Einkristall-Siliziumkomponente in einem Zustand zum
Verbinden zu einem endgültigen Einkristall-Siliziumsubstrat mit einer Boroxid-Siliziumdioxid-Glasbindungsschicht,
Figur 2 - ein Einkristall-Siliziumgebilde nach Durchführung des
Bindungsvorganges bei erhöhter Temperatur sowie unter
Druck,
Figur 3 - ein endgültiges Einkristall-Siliziumsubstrat mit dielektrisch isolierten Einkristall-Siliziumkomponenten, wobei das endgültige Substrat durch Entfernen des vor-, läufigen Substrates erzielt wird,
Figur 4 - eine grafische Darstellung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Boroxid-Siliziumdioxid-Glas in Abhängigkeit vom Prozentsatz des im Glas enthaltenen Boroxids , - 3 -
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Figur 5 - eine schematische Ansicht einer Schichtungsanordnung in einer Presse innerhalb eines Ofens zum Verbinden der vorbereiteten Einkristall-Siliziumsubstrate bei vorgewähltem Druck und hoher Temperatur und
Figur 6 - einige Abwandlungen von für ein Verbinden geeigneten Einkristallgebilden, von denen im speziellen Fall ein oder beide Substrate eine Siliziumdioxid-Isolierschicht und Boroxid-Siliziumdioxid-Glasbindungsschicht aufweisen können.
Das Bindungsverfahren zum Verbinden eines Einkristall-Halbleitergebildes mit einem anderen dielektrisch getrennten Einkristall-Halbleitergebilde ist in Figuren 1 bis 3 in bezug auf die Herstellung von dielektrisch getrennten einteiligen Silizium-Dehnungsmeßstreifen dargestellt. Grundsätzlich ist die Bindungstechnik auch für andere Halbleitermaterialien als Silizium und für die Herstellung einer Vielzahl von dielektrisch isolierten Festkörperkomponenten geeignet, wie einteiligen Siliziummembranen bzw. -schwingern", monolithischen integrierten Kreisen, hybriden integrierten Kreisen, Leistungshalbleitern usw.
Bei der praktischen Durchführung des er-findungsgemäßen Verfahrens wird ein Paar von Einkristall-Siliziumplättchen 11 und 12 vorgesehen, von denen eines das ständige Substrat wird, während das andere ein zeitweiliges. Substrat darstellt, welches zur Herstellung der Silizium-Dehnungsmeßelemente benutzt wird. Beide Plättchen werden auf einer Seite flach poliert und haben eine typische Dicke von etwa o,2o3 mm (0,008 Zoll). Für eine Anwendung als einteiliges Siliziummembransubstrat werden die Halbleiterplättchen 11 und 12 vorzugsweise aus einer (llo) Ebene von einem n-Typ Material gebildet. Obwohl bestimmte Schritte der nachfolgenden Behandlung der Plättchen 11 und 12 zusammen ausgeführt werden können, wird die Herstellung eines jeden Plättchens aus Gründen einer größeren Klarheit gesondert erörtert.
Zur Herstellung des bleibenden Siliziumsubstrates 11 für das Bindung sverfahren wird eine Isolierschicht 13 aus Siliziumdioxid auf
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der polierten flachen Oberfläche aufgebracht oder abgeschieden, beispielsweise indem die Oberfläche einem Dampf bzw. Nebel bei etwa 12oo C ausgesetzt wird oder durch Verwendung irgendeines anderen Standardverfahrens. Erfindungsgemäß wird eine Glasbindungsschicht 14 auf der isolierenden Siliziumdioxidschicht 13 abgelagert, um das Verbinden mit einer anderen Einkristall-Siliziumoberfläche zu vereinfachen, die auf einem zeitweiligen Substrat 12 ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Glasbindungsschicht 14 eine dicke Schicht von 15-2o Molprozent Boroxid (B9O-)-Siliziumdioxid (SiO0) Glas, das etwa denselben Aüsdehnungskoeffizienten wie Silizium aufweist. Gemäß Figur 4, bei der der thermische Ausdehnungskoeffizient in herkömmlichen Einheiten in Abhängigkeit des Prozentsatzes an B9O- im B90_-Si09 Glas aufgezeichnet ist, ergibt sich, daß der Ausdehnungskoeffizient von Silizium ausgeglichen bzw. angepaßt ist, wenn die Glaszusammensetzung 15-2o Prozent B9O- enthält. Gewöhnlich ist die Glasbindungsschicht 14 relativ dick, größer als o,5 μ' und bis zu 5 μ , während die Silizimdioxid-Isolierschicht 13 gewöhnlich relativ dünn ist und typisch eine Dicke von etwa 1 ^u aufweist. Die erwünschte Charakteristik der Glasbindungsschicht sollte, abgesehen von ihrer relativen Dicke und ihrem angepaßten thermischen Ausdehnungskoeffizienten, so sein, daß die Erweichungstemperatur , bei der das Glas bei gesteuerter Belastung unter Verwendung eines Verbindungsgerätes oder einer Presse wie derjenigen aus Figur 5 fließt, weitgehend unterhalb der vergleichbaren Temperatur für Siliziumdioxid und Silizium liegt. Ein Ansteigen der Bor-Konzentration im Glas führt zu einer Absenkung seines Erweichungspunktes. Beispielsweise liegt der Erweichungspunkt für diese spezielle Glaszusammensetzung, bei der das Bindungsverfahren ausgeführt werden kann, bei 85o° C, während die vergleichbare Temperatur für Siliziumdioxid bei 16oo C
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liegt. Daher erfolgt die \bindung eines einzelnen Siliziumgebildes mit einem anderen dielektrisch getrennten Einkristall-Siliziumgebilde unter Druck und erhöhter Temperatur bei einer ausreichend niedrigen Temperatur, so daß kein Einfluß auf jedes der einzelnenSiliziumgebilde und die vorher hergestellte Einkristall-Siliziumkomponente auftritt.
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Der Boroxid-Siliziumdioxid Glasfilm bzw. die entsprechende Schicht wird'in geeigneter Weise durch eine bei niedriger Temperatur stattfindende Oxidation von Silan (SiEN) und Diboran (B2Hg) mit O2 gebildet. Dies kann kurz als chemische Dampfablagerung aus einer Gasmischung mit Silan, Diboran und Sauerstoff beschrieben werden, um eine glasähnliche Ablagerung auf einem bei 3oo-5oo C gehaltenen Siliziumplättchen zu erzeugen. Das Verfahren wird in einem.Quarzreaktor bzw. -behälter durchgeführt, und es ist wünschenswert, zusätzlich eine niedrige Ablagerungstemperatur zu verwenden, um den Sauerstoff und die Silan/Diboran Mischung vor dem Einführen dieser Mischungen in den Reaktor mit einem Argon-Schutzgas zu verdünnen. Einzelheiten über das erzeugte Borsilikat-Glas und andere Informationen, wie über die . Verfahrensbedingungen und die Vorrichtung, finden sich in einem Artikel "Glass Source B Diffusion in Si und SiO2" von D.M.Brown und P.R. Kennicott in Journal of the Electrochemical Society, Vol. 118, Nr. 2, Seiten 293-3oo (Februar 1971). Ein anderes Verfahren zur Bildung einer ebenfalls zufriedenstellenden glasartigen Schicht aus Boroxid-Siliziumdioxid besteht darin, daß das oxidierte Plättchen in einem Bor-Diffusionsofen bei erhöhter Temperatur gehalten wird.
Als nächster Schritt wird bei der Herstellung des zeitweiligen Siliziumsubstrates 12 die flach polierte Oberfläche des Plättchens mit einerjabgescniedenenjbder thermisch aufgewachsenen isolierenden Siliziumdioxidschicht 15 versehen. Diese dünne Isolierschicht wird durch Verwendung herkömmlicher Fotomasken- und Ätztechniken gemustert, um die Oberfläche des darunterliegenden Siliziumsubstrates 12 freizulegen, und zwar in einem vorgewählten Muster entsprechend der Geometrie der Einkristall-Dehnungsstreifen oder anderer herzustellender Komponenten. Geeignete' Muster für einteilige Siliziummembranen sind detailliert beispielsweise in den US-Patenten 3.537.319 und 3.697.918 beschrieben. Dehnungsmeßelemente weisen gemäß der dortigen Darstellung einen durchgehenden, dünnen Siliziumstreifen auf,-der faltenartig rückwärts: auf sich selbst umgebogen ist, so daß die Darstellung aus· Figuren 1 bis 3 als schematisch zu betrachten ist.
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Die Dehnungsmeßelemente 16 vom p-Typ werden auf dem blanken Silizium vom η-Typ abgelagert oder durch Aufwachsen aufgebracht, wobei die Siliziumdioxidschicht 15 als Maske benutzt wird. Vorzugsweise stellen die entgegengesetzt leitfähigen Bereiche 16 durch bekannte Verfahren hergestellte epitaxial aufgewachsene ρ Siliziumbereiche dar. Beispielsweise kann das Jod-Epitaxieverfahren angewendet werden, wobei die Bedingungen für eine günstige Bildung von glatten Ablagerungen an den freigelegten Siliziumstellen und einer minimalen ungewollten Ablagerung auf der Oxidschicht eingestellt werden. Es wird eine mit Bor dotierte Quelle.verwendet, die einen spezifischen Widerstand von etwa o,ooo7 Ohm-Zentimeter hat, so daß die aufgewachsene Siliziumschicht eine Borkonzentration von etwa 1 χ Io ° aufweist. Die Ab lagerung s dicke kann im Bereich von o,2 bis 4,Oyu variiert werden, um den gewünschten Widerstand des gebildeten Dehnungsmeßelements zu erhalten. Bei einer Oxiddicke von 1 ^u beträgt eine bevorzugte Minimaldicke 1,5 μ , so daß das Oberflächenniveau der Siliziumelemente vom p-Typ gemäß Figur 1 etwas über der Oxidoberfläche liegt. Alternativ (hier nicht dargestellt) können die p-Typ Bereiche auf oder, in der gemustert freigelegten Oberfläche des Siliziumsubstrats 12 durch ein Standard-Diffusionsverfahren gebildet werden. Die Diffusion bei erhöhten Temperaturen vermag eine sehr dünne, stark borhaltige glasartige Schicht auf der Oberfläche der Oxidschicht 15 zu erzeugen, was durch gestrichelte Linien bei 17 dargestellt ist. Diese unerwünschte glasartige Schicht hat im allgemeinen eine Dicke von weniger als 1 u und wird entfernt, wenn sie in der beschriebenen Weise oder als Nebenprodukt einer anderen Halbleiterbehandlungsstufe erzeugt wird. Eine derartig dünne, an Bor angereicherte glasartige Schicht ist, abgesehen von ebenen Oberflächen, viel zu dünn, als daß sie als beschriebene Glasbindungsschicht benutzt werden kann, da sie die Ebenheit der Bindungsfläche begrenzt. Wegen des hohen B-O^-Gehalts und daher des großen Ausdehungskoeffizienten entstehen auch häufig beim Kühlen Haarrisse, wodurch die zwischen, den zwei Siliziumplättchen erzielbare Bindung geschwächt wird. Wenn die p-Typ Bereiche durch Diffusion gebildet werden, ist es notwendig, die Siliziumdioxid-Diffusions-
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maske vor dem Binden zur Erzielung einer ebenen Oberfläche abzustreifen oder alternativ das Oxid abzustreifen und vorzugsweise das Silizium zu ätzen, um leicht über demverbleibenden Teil der Oberfläche überstehende Mesabereiche vom p-Typ zu formen. Ein Fehler bei diesem Vorgehen kann einen Gaseinschluß und" demzufolge eine unvollkommene Bindung begründen.
Gemäß Figur 2 werden das vorbereitete ständige Siliziumsubstrat 11 mit der Oxidschicht 13 und der Glasbindungsschicht 14 und das vorbereitete zeitweilige Siliziumsubstrat 12 mit der gemusterten Oxidschicht 15 und den Siliziumeinkristall-Dehnungsmeßelementen 16 bei erhöhter Temperatur sowie gesteuertem Druck unter Verwendung einer Presse von dem in Figur 5 dargestellten Typ miteinander verbunden. Während des Bindungsvorgangs erweicht die Boroxid-Siliziumdioxid Glasschicht 14 und fließt um die etwas höheren, epitaxial aufgewachsenen p-Typ Bereiche 16 bis zu einem·Kontakt mit der Oberfläche der Oxidschicht 15. Es wird eine gute, dauerhafte Bindung zwischen der Glasschicht 14, die beim Vermindern der Temperatur erhärtet, und der Oberfläche der einzelnen Siliziumeinkristall-Dehnungsmeßbereiche 16 gebildet. Dann wird das zeitweilige Siliziumsubstrat 12 mechanisch entfernt und vorzugsweise abgeätzt. Nach einem Läppen und chemischen Polieren wird eine verbliebene Dicke von etwa 12 η entfernt/ und zwar durch Verwendung eines bevorzugten Ätzmittels, bestehend aus 16 ml H-O, 34 ml Äthylen Diamin und 6 gm Brenzkatechin.
Zur allgemeinen Unterrichtung über das bevorzugte Ätzmittel wird auf den Artikel 1A Water-Amine-Complexing Agent System for Etching Silicon1 von R.M. Finne und D.L. Klein in Journal of the Electrochemical Society, Vol. 114, Nr. 9, Seiten 965-97o (September 1967) verwiesen. Nach dem Entfernen des zeitweiligen Siliziumsubstrates stellt das sich ergebende und in Figur 3 dargestellte Halbleitergebilde nach Drehung der richtigen Seite nach oben eine einteilige Siliziummembran mit dielektrisch getrennten Siliziumeinkristall-Dehnungsmeßelementen oder Komponenten dar. Dieser Halbleiteraufbau hat gute mechanische Eigenschaften sowie angepaßte thermische Ausdehnungskoeffizienten der haupt-
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sächlichen Bestandteile und ist für eine Anwendung bei Temperaturen geeignet, die beträchtlich höher als die 121° C (25o F)-Grenze von Gebilden mit einer, Übergangszonenisolation liegen. Dieser Halbleiteraufbau ist ebenfalls in Umgebungen mit starker Strahlung verwendbar.
In Figur 5 ist schematisch eine Art einer Ofen- und Preßvorrichtung dargestellt, die für die praktische Durchführung des Bindungsverfahrens unter Druck bei erhöhten Temperaturen benutzt werden kann. In einem Röhrenofen, dessen schematisch dargestellte Wandungen mit 2o bezeichnet sind, ist eine Stütze 21 aus Edelstahl zum Tragen des Aufbaues von in der Presse benutzten Schichten befestigt. Eine Anzahl von dünnen Platten aus Glimmer bzw. Mika 22 wird in der Presse als Gleitmittel und zum Auffan- · gen von fließendem oder tropfendem geschmolzenem Glas verwendet. Von der Oberseite ausgehend enthält die Anordnung eine obere Edelstahlstütze 23, eine Glimmer- bzw. Mikatafel 22 und ein Quarzflachstück 24. Danach folgen das vorbereitete ständige Einkristall-Siliziumsubstrat (Elemente 11, 13 und 14) und das vorbereitete zeitweilige Einkristall-Substrat (Elemente 12, 15 und 16). Unter diesen zu verbindenden Siliziumsubstraten befindet sich ein Paar von Glimmer- bzw. Mikatafeln 22, eine Glasnachgiebigkeitsschicht 25 und eine abschließende Glimmer- bzw. Mikatafel 22. . Der Erweichungspunkt der Glasnachgiebigkeitsschicht 25 unter Druck beträgt etwa 7oo C, liegt also unterhalb demjenigen der Boroxid-Siliziumdioxid Glasbindungsschicht 14. Die Schicht 25 fließt nicht nur unter Druck, sondern ist auch dicker als die Schicht 14, so daß/in stärkerem Maße fließen kann. Ein geeigneter und hier nicht dargestellter Druckaufbringungsmechanismus erzeugt einen gesteuerten und vorgewählten Druck auf die obere Edelstahlstütze 23. · +/ sie
Ein typischer Satz von Betriebsbedingungen zur Erzeugung einer guten Bindung eines Einkristall-Siliziumgebildes mit einem anderen nach dem beschriebenen Verfahren sieht vor, daß die Anordnung während etwa einer Stunde auf 9oo C gehalten wird. Der mittlere auf die vorbereiteten Substrate aufgebrachte Druck be-
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trägt etwa 28,12 kg/cm (4oo psi). Im allgemeinen hängt die erforderliche Temperatur von der Zusammensetzung der Glasbindungsschicht sowie vom Druckpegel und von der angewendeten Zeit ab. Gewöhnlich übersteigt sie 65o° C, wenn ein Druck von mehreren hundert psi während zumindest einer halben Stunde aufgebracht wird. Da es wichtig ist, daß das Silizium zur Sicherstellung, einer gleichförmigen Bindung flach gehalten wird, werden die Plättchen oder vorbereiteten Substrate zwischen geschmolzenen Quarzflachstücken oder alternativ in der hier gezeigten Weise gepreßt. Wenn eine Nachgiebigkeit bevorzugt ist, kann ein anderes Material als die Glasschicht 25 oder eine Metallschicht zusammen mit einem Quarzflachstück in die Schichtung aufgenommen werden. Wie bereits erwähnt wurde, liegt der Erweichungspunkt der speziellen Boroxid-Siliziumdioxid Glasisolierschicht 14, die in der bevorzugten Ausführungsform verwendet wird, bei 85o C. Beim Erwärmen und Erweichen bis zu diesem Wert fließt das Glas entsprechend der Feststellung von Fachleuten unter einer gesteuerten Belastung, obwohl es noch nicht ausreichend weich ist, um bereits unter Schwerkraft zu fließen. Unter diesen gesteuerten Bedingungen von Druck und Temperatur fließt die Glasbindungsschicht in Kontakt mit der unebenen oder gekrümmten Oberfläche des vorbereiteten zeitweiligen Substrats 12, und zwar unter Bildung einer guten Bindung der Einkristal^lbereiche oder Dehnungsmeßelemente 16 und der umgebenden Siliziumdioxid-Isolierschicht 15. Da die,Glasbindungsschicht 14 relativ dick ist, vorzugsweise etwa 2-3 μ , ist eine exakte Ebenheit der unterschiedlichen verbundenen Oberflächen nicht erforderlich.
Figur 6 zeigt eine der Abwandlungen des Bindungsverfahrens■für Einkristall-Halbleiter, das für bestimmte Einkristall-Halbleitergebilde und Anwendungen geeignet ist. Die bevorzugte Ausführungsform wurde in Verbindung mit dem η-Typ Einkristall-Siliziumsubstrat 11 erörtert, das mit der Siliziumdioxid-Isolierschicht 13 und der relativ dicken Boroxid-Siliziumdioxid-Glasbindungsschicht 14 versehen war, wobei Bor zur Absenkung des Erweichungspunktes zugefügt wurde. Dieses Gebilde wird mit einem p-Typ Einkristall-Siliziumgebilde 16' verbunden, das Bor als Akzeptorver-
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unreinigung aufweist. Als Abwandlungen dieses bevorzugten Verfahrens können entweder eines oder beide der zu- verbindenden Einkristall-Siliziumgebilde entweder vom n- oder p-Typ sein und eine Siliziumdioxid-Isolierschicht sowie eine Boroxid-Siliziumdioxid-Glasbindungsschicht aufweisen. Daher kann das n- oder p-Typ Gebilde 16' im-weiteren Rahmen der Erfindung eine Siliziumdioxid-Isolierschicht 13' oder gleichzeitig die Isolierschicht 13" und eine Boroxid-Siliziumdioxid-Glasbindungsschicht 14' aufweisen. Natürlich kann das Gebilde 16' mit den Schichten 13' und 14' mit dem Substrat 11 verbunden werden, und das Substrat 11 kann die Oxidschicht 13 oder gleichzeitig die' Oxidschicht 13 und die Glasbindungsschicht 14 enthalten. Darüberhinaus kann die Glasbindungsschicht direkt auf dem blanken Silizium ausgebildet sein, während sich die Siliziumdioxid-Isolierschicht auf dem anderen Siliziumglied befindet. Ferner kann die Erfindung auch mit einer an Aluminium angereicherten Glasbindungsschicht praktiziert werden, die mit einem n- oder p-Typ Einkristall-Siliziumgebilde mit Aluminium als Akzeptorverunreinigung verbunden wird. Die zahlreichen Abwandlungen des beschriebenen Verfahrens können ebenfalls angewendet werden. Auch ist das Bindungsverfahren ausser bei Silizium bei entsprechenden Halbleitern anwendbar.
Eine andere Abwandlung des GrundVerfahrens für ein Verbinden von Einkristall-Halbleitergebilden wird nachfolgend beschrieben. Durch Verändern der relativen Dicke der thermischen Siliziumdioxid-Isolierschichten und der an Boroxid reichen Glasbindungsschicht ist es möglich, den Bindungsbereich für eine Verwendung bei Temperaturen über der Bindungstemperatur einer Art Wärmeaushärtung auszusetzen. Wenn die Glasbindungsschicht im Vergleich zu den anderen Siliziumdioxid-Isolierschichten dünn ausgebildet wird, neigt das Boroxid nach dem Binden zu einem Verteilen oder Wandern durch die gesamte Dicke der Siliziumdioxidschxcht, Dadurch wird die Boroxidkonzentration vermindert, da das Bor nach der Herstellung der Glasbindungsschicht zum Wandern neigt, wodurch der Erweichungspunkt der Glasbindungsschicht angehoben wird. Die Boroxid-Siliziumdioxid-Glasbindungsschicht weist in diesem Fall eine Dicke von weniger als 1 μ auf. Durch ein derartiges
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Anheben des Glaserweichungspunktes wird die Bindungsbeschaffenheit auch bei Temperaturen von looo - 12oo C" aufrecht erhalten, die bei nachfolgenden Behandlungsschritten zur Formung der Silizium-Dehnungsmeßelemente oder anderer Einkristall-Halbleiter— gebilde und Komponenten auftreten.
Zusammenfassend wird bei einem Bindungsverfahren zum Verbinden eines Einkristall-Halbleiters mit einem anderen eine an Boroxid oder Aluminiumoxid angereicherte Glasbindungsschicht mit einem abgesenkten Erweichungspunkt unter gesteuertem Druck benutzt. Durch geeignete Auswahl der Glaszusammensetzung wird der thermische Ausdehnungskoeffizient des Halbleiters angepaßt bzw.ausgeglichen. Eine Anwendung besteht in der Benutzung von dielek-
\b zv/. getrennten,
trisch isoliertenVEinkristall-Siliziumgebilden bei hoher Umgebungstemperatur oder großer Umgebungsstrahlung, wo eine tibergangszonenisolation unwirksam ist.
- Patentansprüche -
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Bindungsverfahren für dielektrisch isolierte Einkristall-Halbleiter, bei dem erste und zweite Einkristall-Halbleitergebilde geschaffen werden und bei dem auf zumindest einem der Halbleitergebilde eine Isolierschicht ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem der Halbleitergebilde eine Glasbindungsschicht geformt wird, die einen in vorbestimmter Weise niedrigeren Erweichungspunkt als die Isolierschicht und der Halbleiter aufweist, und daß die Einkristall-Halbleitergebilde mit zumindest einer zwischenliegenden Isolierschicht und Glasbindungsschicht bei der vorbestimmten Temperatur unter gesteuertem Druck während eines ausgewählten Zeitintervalls verbunden werden.
    2. Bindungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isplierschicht auf beiden der Halbleitergebilde geformt wird.
    3. Bindungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasbindungsschicht auf beiden der Isolierschichten geformt wird.
    4. Bindungsverfahren nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbildung der Glasbindungsschicht durch Ablagern einer an Akzeptorverunreinigungen angereicherten Glasschicht mit einer Zusammensetzung erfolgt, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient etwa auf den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Halbleiters angepaßt ist.
    5. Bindungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht Siliziumdioxid ist.
    6. Bindungsverfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Akzeptorverunreinigung aus der Grup-* pe bestehend aus Boroxid und Aluminiumoxid ausgewählt ist.
    - 13 409851/0835
    ?. Biridungsverfahren nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6, da- : duicrh gekennzeichnet/ daß die an Akzeptorverunreinigungen angereicherte Glasbindungsschicht durch chemische Dampfablagerung erzeugt ist.
    8. Bindungsverfahren nach einem der Ansprüche 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an Akzeptorverunreinigungen angereicherte Glasbindungsschicht eine abgelagerte Boroxid—
    . Siliziumdioxid-Glasschicht mit einer Dicke von o,5 /u nis 5 μ ist.
    9. Bindungsverfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, A1 5,7 odejT'8> dadurch gekennzeichnet, daß die Glasbindungsschicht
    , ϊη'Mplprozent im wesentlichen aus 15-*2o Prozent Boroxid und
    Siliziuradioxid besteht.
    Bindungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Boroxid-Siliziumdioxid-Glasbindungsschicht-mittels ^irtör -cfieroischen Dampf ablagerung durch eine bei. niedriger cpemperatäivstattfindender Oxidation von Stlan und Diboran mit Sauerstoff erzeugt wird.
    409851/0835
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