СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА С НИЗКОЙ ПЛОТНОСТЬЮ ДЕФЕКТОВ Российский патент 2008 года по МПК H01L21/324 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления транзисторов со структурой кремний-на-изоляторе, с пониженной плотностью дефектов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [1] путем формирования промежуточного слоя, легированного изовалентной примесью, радиус атомов которого отличный от атомов материала подложки. В полупроводниковых приборах, изготовленных таким способом, образуется большое количество дефектов несоответствия на границе раздела слой - подложка, которые ухудшают электрические характеристики приборов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора с низкой плотностью дефектов путем обработки подложки ионами бора с энергией 350 кэВ с последующим отжигом при температуре 900°С [2].

Недостатками этого способа являются:

- нарушения поверхности подложки из-за высокой энергии имплантации;

- образование большого количества радиационных дефектов, ухудшающих статические параметры приборов;

- плохая технологическая воспроизводимость.

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

Поставленная цель достигается тем, что в процессе производства полупроводниковых приборов подложку из Al₂O₃ до стадии эпитаксиального роста кремниевой пленки обрабатывают ионами кислорода дозой 5·10¹²-1·10¹³ см^-2 с энергией 15-30 кэВ с последующим отжигом при температуре 300°С в течение 35 с. Затем наращивают эпитаксиальную кремниевую пленку.

При этом образованные в процессе разложения SiH₄ атомы кремния взаимодействуют с ионами кислорода на ранней стадии эпитаксиального роста и атомы алюминия в свободном состоянии на границе раздела кремниевая пленка - подложка отсутствуют.

Отличительными признаками способа являются обработка подложки ионами кислорода и технологический режим процесса.

Технология способа состоит в следующем: до формирования эпитаксиальной кремниевой пленки на поверхности подложки из Al₂О₃ последнюю обрабатывают ионами кислорода дозой 5·10¹²-1·10¹³ см^-2 с энергией 15-30 кэВ с последующим отжигом при температуре 300°С в течение 35 с. Затем наращивают эпитаксиальную кремниевую пленку, на которой в последующем создают полупроводниковый прибор 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 обработкиподвижность, см²/Bcплотность дефектов, см^-2подвижность, см²/Всплотность дефектов, см^-24765·10⁵6484,2·10⁴4518·10⁵6106,7·10⁴4597·10⁵6035,4·10⁴5322·10⁵1781,1·10⁴5212,5·10⁵6941,5·10⁴5701·10⁵7390,7·10⁴4646·10⁵6084,5·10⁴4973,5·10⁵6722,2·10⁴4488,5·10⁵6016,9·10⁴4904·10⁵6653,1·10⁴4735,2·10⁵6434,4·10⁴5451,7·10⁵7040,9·10⁴5033·10⁵6761,4·10⁴

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 подложек из Al₂О₃ ионами кислорода дозой 5·10¹²-1·10¹³ см^-2 с энергией 15-30 кэВ с последующим отжигом при температуре 300°С в течение 35 с до формирования эпитаксиальной пленки:

- снизить плотность дефектов;

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

- улучшить параметры полупроводниковых приборов за счет снижения плотности дефектов и концентрации алюминия;

- повысить процент выхода годных приборов.

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

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем обработки подложек из Al₂O₃ ионами кислорода дозой 5·10¹²-1·10¹³ см^-2 с энергией 15-30 кэВ с последующим отжигом при температуре 300°С в течение 35 с до эпитаксиального наращивания пленок на нем позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.

Источники информации

1. Патент №4962051 США, МКИ Н01L 21/265.

2. Патент №5068695 США, МКИ H01L 29/161.

Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Технический результат изобретения - снижение плотности дефектов в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов. Сущность изобретения: сапфировую подложку до стадии эпитаксиального роста кремниевой пленки обрабатывают ионами кислорода дозой 5·10¹²-1·10¹³ см^-2 с энергией 15-30 кэВ, с последующим отжигом при температуре 300°С в течение 35 с. 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий формирование кремниевой полупроводниковой пленки на диэлектрической подложке, отличающийся тем, что до стадии эпитаксиального роста кремниевой пленки диэлектрические подложки подвергаются обработке ионами кислорода дозой 5·10¹²-1·10¹³ см^-2 с энергией 15-30 кэВ, с последующим отжигом при температуре 300°С в течение 35 с.