СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ Российский патент 2007 года по МПК H01L21/263 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления радиационно-стойких приборов.

Известен способ повышения радиационной стойкости полупроводниковых приборов [1] путем формирования в полупроводниковой n-подложке областей p⁺ проводимости, внутри которых создают области n⁺-типа. Полупроводниковые приборы, изготовленные таким способом, имеют значительные по площади области, которые ухудшают электрические характеристики и параметры полупроводниковых приборов.

Известен способ повышения радиационной стойкости полупроводниковых приборов [2] путем формирования скрытого изолирующего слоя диоксида кремния обработкой ионами кислорода O⁺ полупроводниковой подложки с эпитаксиальным слоем кремния.

Недостатками этого способа являются:

- плохая технологическая воспроизводимость;

- нарушение поверхности эпитаксиального слоя и ухудшение статических параметров приборов;

- появление избыточных токов утечки.

Целью изобретения является повышение радиационной стойкости 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 эпитаксиальной кремниевой полупроводниковой пленки и создания скрытого и изолирующего слоя диоксида кремния на подложке, они подвергаются облучению γ-квантами в интервале доз 10⁵-10⁶ рад и диапазоне температур 350-450°С.

При облучении γ-квантами снижаются токи утечки, обусловленные наличием дефектов и дефектно-примесных комплексов в эпитаксиальной пленке кремния вблизи границы раздела кремний - диоксид кремния, за счет перекомпенсации заряда на границе раздела кремний - диоксид кремния и снижение числа оборванных связей и генерационно-рекомбинационных процессов в эпитаксиальном слое кремния.

Отличительными признаками способа являются облучение γ-квантами и температурный режим процесса.

Технология способа заключается в следующем: после формирования эпитаксиальной кремниевой полупроводниковой пленки на подложке и создания скрытого изолирующего слоя диоксида кремния они подвергаются облучения γ-квантами в интервале доз 10⁵-10⁶ рад и диапазоне температур 350-450°С. Далее создают полупроводниковые приборы по стандартной технологии.

По предлагаемому способу были обработаны изготовленные по принятой технологии полупроводниковые структуры. Результаты обработки представлены в таблице 1.

Таблица 1.Параметры п/п структур до обработкиПараметры п/п структур после обработкиТок утечки I ут. 10¹³АПлотность дефектов см²Подвижность см²(В·с)Ток утечки I ут. 10¹³АПлотность дефектов см²Подвижность см² (В·с)12,89,5·10⁶4501,84,8·10⁵6454,50,8·10⁶6340,50,4·10⁵82412,48,7·10⁶4951,44,3·10⁵69010,26,2·10⁶5390,853,1·10⁵7388,14,7·10⁶5670,742,5·10⁵7627,64,4·10⁶5810,682,1·10⁵77611,79,1·10⁶5131,24,5·10⁵7019,35,8·10⁶5460,933,2·10⁵7405,11,2·10⁶6200,540,5·10⁵8036,93,3·10⁶5920,611,5·10⁵7848,85,6·10⁶5570,792,3·10⁵7495,72,4·10⁶6060,561,1·10⁵8014,90,9·10⁶6240,520,4·10⁵81510,88,1·10⁶5310,93,8·10⁵7276,32,8·10⁶5980,571,3·10⁵782

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 17%.

Из анализа полученных данных следует, что способ позволяет, используя разработанную технологию, включающую обработку полупроводниковых структур, после формирования эпитаксиальной кремниевой полупроводниковой пленки на подложке и создания скрытого изолирующего слоя диоксида кремния γ-квантами в интервале доз 10⁵-10⁶ рад и диапазоне температур 350-450°С:

- снизить избыточные токи утечки;

- повысить подвижность носителей;

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

- улучшить параметры полупроводниковых приборов;

- повысить процент выхода годных.

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

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем обработки полупроводниковых структур после формирования эпитаксиальной кремниевой полупроводниковой пленки на подложке и создания скрытого изолирующего слоя диоксида кремния γ-квантами в интервале доз 10⁵-10⁶ рад и диапазоне температур 350-450°С позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.

Источники информации

1. Заявка 2128474 Япония, МКИ H01L 29/784.

2. Заявка 2667442 Франция, МКИ H01L 23/552.

Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Технический результат изобретения - снижение токов утечек, повышение подвижности носителей в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных. Сущность изобретения: полупроводниковые структуры после формирования эпитаксиальной пленки и изолирующего слоя диоксида кремния на поверхности полупроводниковой подложки подвергают их обработке γ-квантами в интервале доз 10⁵÷10⁶ рад в диапазоне температур 350÷450°С. 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий формирование тонкой эпитаксиальной кремниевой полупроводниковой пленки и скрытого изолирующего слоя диоксида кремния на поверхности полупроводниковой подложки, отличающийся тем, что полупроводниковые структуры после формирования эпитаксиальной пленки и изолирующего слоя диоксида кремния на поверхности полупроводниковой подложки подвергаются облучению γ-квантами в интервале доз 10⁵-10⁶ рад и диапазоне температур 350-450°С.