СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА Российский патент 2005 года по МПК H01L21/263 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления транзисторов со структурой кремний-на-диэлектрике.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [1] путем формирования термической пленки SiO₂ на поверхности кремния. В полупроводниковые приборы, изготовленные с применением термического окисла, вносятся дополнительные структурные нарушения, которые ухудшают электрические характеристики полупроводниковых приборов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора с помощью формирования тонкой полупроводниковой пленки на изолирующей пленке, расположенной на поверхности полупроводниковой подложки [2].

Недостатками этого способа являются:

- повышение плотности пор с уменьшением толщины пленки;

- неоднородность распределения заряда на границе раздела диэлектрик-полупроводник.

Целью изобретения является снижение плотности пор, в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе производства полупроводниковых приборов после формирования изолирующей пленки на поверхности полупроводниковой подложки они подвергаются обработке высокоэнергетичными электронами дозой 2· 10¹⁴-8· 10¹⁶ см^-2 с энергией 4 МэВ, с последующим отжигом при температуре 300÷ 500° С в течение 5÷ 30 с.

При облучении высокоэнергетичными электронами происходит переход системы диэлектрик-полупроводник в равновесное состоние за счет переориентации кремнийкислородных тетраэдров, увеличивая число связей Si-O, уменьшаются число пор в пленке, обуславливая улучшение параметров полупроводниковых приборов, за счет снижения центров рекомбинации.

Отличительными признаками способа являются обработка высокоэнергетичными электронами и температурный режим процесса.

Технология способа состоит в следующем: после формирования изолирующей пленки на поверхности полупроводниковой подложки, полупроводниковые структуры обрабатывают высокоэнергетичными электронами дозой 2· 10¹⁴-8· 10¹⁶ см^-2 с энергией 4 МэВ, а затем проводят отжиг при температуре 300÷ 500° С в течение 5÷ 30 с.

По предлогаемому способу были обработаны изготовленные по принятой технологии полупроводниковые структуры. Результаты обработки представлены в таблице.

ТаблицаПараметры полупроводниковых структур до обработки и отжигаПараметры полупроводниковых структур после обработки и отжигаТок утечки I_ут·_{10¹³, A}Плотность пор N_пор, см^-2Эффективный заряд, Qs· 10¹¹, см^-3Ток утечки I_ут·_{10¹³, A}Плотность пор N_пор, см^-2Эффективный заряд, Qs· 10¹¹, см^-39,53,12,83,00,60,57,62,22,62,40,540,488,11,82,22,60,50,44,81,51,81,10,450,356,41,21,62,10,40,35,71,01,21,50,30,244,50,81,01,10,20,29,83,33,03,20,80,78,52,02,52,70,40,56,21,11,82,00,20,459,03,12,72,90,70,64,31,41,00,80,30,25,40,91,21,30,20,33,70,70,80,60,150,22,50,50,60,40,10,15

Эксперементальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 28%.

Из анализа полученных данных следует, что способ позволяет используя разработанную технологию, включающую обработку полупроводниковых структур, после формирования изолирующей пленки на поверхности полупроводниковой подложки высокоэнергетичными электронами дозой 2· 10¹⁴-8· 10¹⁶ см^-2 с энергией 4 МэВ, с последующим отжигом при температуре 300÷ 500° С в течение 5÷ 30 с:

- снизить плотность пор в полупроводниковых структурах;

- обеспечить технологичность и легкую встраиваемость в технологический процесс изготовления полупроводниковых приборов;

- улучшить параметры полупроводникового прибора за счет снижения плотности пор и эффективного заряда;

- повысить процент выхода годных приборов.

Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале темеператур была нормальной и соответствовала требованиям.

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем обработки их высокоэнергетичными электронами дозой 2· 10¹⁴-8· 10¹⁶ см^-2 с энергией 4 МэВ, с последующим отжигом при температуре 300÷ 500° С в течение 5÷ 30 с, позволяет повысить процент выхода годных и улучшить надежность.

Источники информации

1. Пат. 4889829 США, МКИ H 01 L 21/76.

2. Заявка 1291445 Япония, МКИ H 01 L 21/82.

Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Технический результат изобретения - снижение плотности пор в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных. Сущность: после формирования изолирующей пленки на поверхности полупроводниковой подложки подвергают их обработке высокоэнергетичными электронами дозой 2·10¹⁴-8·10¹⁶ см^-2 с энергией 4 МэВ, с последующим отжигом при температуре 300-500°С в течение 5-30 с. 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий формирование тонкой полупроводниковой пленки на изолирующем диэлектрике, расположенной на поверхности полупроводниковой подложки, отличающийся тем, что полупроводниковые структуры после формирования изолирующей пленки на поверхности полупроводниковой подложки подвергаются обработке высокоэнергетичными электронами дозой 2·10¹⁴ - 8·10¹⁶ см^-2 с энергией 4 МэВ, а затем производят отжиг при температуре 300÷500°С в течение 5÷30 с.