СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СТРУКТУРЫ Российский патент 2007 года по МПК H01L21/263 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии снижения механических напряжений полупроводниковых приборов и интегральных схем.

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

Известен способ изготовления полупроводникового прибора, снижающий образование дефектов в слоях кремния, выращенных поверх слоя диэлектрика на кремниевой подложке, путем предварительной обработки подложки перед выращиваем слоя аморфного кремния в растворе соли молибденовой кислоты [2].

Недостатками этого способа являются:

- сложность технологического процесса;

- плохая технологическая воспроизводимость;

- образование механических напряжений;

- появление избыточных токов утечки.

Целью изобретения является снижение механических напряжений в полупроводниковых структурах, 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 структуру обрабатывают протонами дозой 1·10¹⁵-5·10¹⁶ см^-2 с энергией 20-50 кэВ с последующим отжигом при температуре 200÷400°С в течение 10-20 с.

При облучении протонами происходит разрыв связей за счет ионизации, перемещения атомов в объеме полупроводника и диэлектрика, что стимулирует структурную перестройку и вызывает снижение механических напряжений за счет релаксации системы к более равновесному состоянию, соответствующему меньшему значению свободной энергии.

Отличительными признаками способа являются обработка протонами и температурный режим процесса.

Технология способа заключается в следующем: на поверхности полупроводниковой подложки формируют изолирующую пленку, затем структуры обрабатывают протонами дозой 1·10¹⁵-5·10¹⁶ см^-2 с энергией 20-50 кэВ и проводят отжиг при температуре 200÷400°С в течение 10-20 с. Далее формируют на изолирующей пленке тонкую полупроводниковую пленку, на которой в последующем создают полупроводниковые приборы по стандартной технологии.

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

Таблица.Параметры полупроводниковых структур до обработкиПараметры полупроводниковых структур после обработкинапряжения, дин/см²подвижность см²/В·снапряжения, дин/см²подвижность см²/В·с5·10⁸6153,1·10⁷9232,8·10⁸6460,8·10⁷9684,1·10⁸6282,1·10⁷9311,7·10⁸6570,35·10⁷9742,4·10⁸6490,7·10⁷9636,3·10⁸5904,2·10⁷8901,6·10⁸6720,2·10⁷9922,2·10⁸6540,6·10⁷9713,1·10⁸6380,95·10⁷9574,7·10⁸6191,8·10⁷9285,4·10⁸5993·10⁷9076,1·10⁸5954·10⁷9023,9·10⁸6041,9·10⁷9162,5·10⁸6410,65·10⁷9591,9·10⁸6630,25·10⁷9811,4·10⁸6840,1·10⁷10043·10⁸6470,84·10⁷970

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур, на партии пластин сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 19%.

Из анализа полученных данных следует, что способ позволяет, используя разработанную технологию, включающую обработку полупроводниковых структур, после формирования изолирующей пленки протонами дозой 1·10¹⁵-5·10¹⁶ см^-2 с энергией 20-50 кэВ с последующим отжигом при температуре 200÷400°С в течение 10-20 с:

- снизить механические напряжения в полупроводниковых структурах;

- обеспечить высокую технологичность и легкую встраиваемость в стандартный технологический процесс изготовления полупроводникового прибора;

- улучшить параметры полупроводниковых структур;

- повысить процент выхода годных.

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

Предложенный способ изготовления полупроводниковой структуры путем обработки протонами дозой 1·10¹⁵-5·10¹⁶ см^-2 с энергией 20-50 кэВ с последующим отжигом при температуре 200÷400°С в течение 10-20 с, позволяет повысить процент выхода годных структур и улучшить их надежность.

Источники информации

1. Патент №4889829 США, МКИ Н 01 L 21/76.

2. Патент №5037774 США, МКИ H 01 L 21/20.

Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Технический результат изобретения - снижение механических напряжений в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных. Сущность изобретения: способ изготовления полупроводниковой структуры включает формирование на полупроводниковой подложке изолирующей пленки, формирование на изолирующей пленке тонкой полупроводниковой пленки. После формирования изолирующей пленки структуру обрабатывают протонами дозой 1·10¹⁵-5·10¹⁶ см^-2 с энергией 20-50 кэВ с последующим отжигом при температуре 200÷400°С в течение 10-20 с. 1 табл.

Способ изготовления полупроводниковой структуры, включающий формирование на полупроводниковой подложке изолирующей пленки, формирование на изолирующей пленке тонкой полупроводниковой пленки, отличающийся тем, что после формирования изолирующей пленки структуру обрабатывают протонами дозой 1·10¹⁵-5·10¹⁶ см^-2 с энергией 20-50 кэВ с последующим отжигом при температуре 200÷400°С в течение 10-20 с.