СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СТРУКТУРЫ Российский патент 2011 года по МПК H01L21/322 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковых структур с пониженными токами утечки и устойчивых к тиристорному эффекту.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Заявка 2128474, Япония, МКИ H01L 29/784] путем создания в подложке двух p⁺-областей, внутри которых формируются n⁺ участки, а между p⁺-областями создается р-участок, этот участок и n⁺ области замыкаются общим электродом истока, сток располагается снизу подложки на промежуточном р⁺-слое. В таких полупроводниковых приборах из-за низкой технологичности процессов увеличивается разброс параметров и снижается качество и надежность приборов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Пат. 4970568 США, МКИ H01L 27/02] путем формирования геттера в объеме кремниевой пластины с различной шириной бездефектной зоны под элементами с разной глубиной залегания активных областей. При формировании структур ширину бездефектной области под р-карманом, в котором располагают n-канальный транзистор, делают больше, чем ширина этой области под р-областями истока/стока р-канального транзистора.

Недостатками этого способа являются

- значительные утечки;

- низкая технологическая воспроизводимость;

- повышенная плотность дефектов.

Задача, решаемая изобретением: снижение значений токов утечек и подавление паразитного тиристорного эффекта в полупроводниковых структурах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Задача решается тем, что геттер формируют путем имплантации атомов кислорода в кремниевую пластину с концентрацией (1,6-1,8)·10¹⁶ см^-3 с последующим отжигом пластин кремния в течение 4-6 часов в сухом кислороде при температуре 1100-1200°С и разгонной примеси в n-область в течение 6-9 часов в атмосфере азота при температуре 600-800°С.

Технология способа состоит в следующем: в исходные пластины р-Si с ориентацией (100) имплантируют атомы кислорода с концентрацией (1,6-1,8)·10¹⁶ см^-3, после предварительного окисления и имплантации n-областей, пластины кремния отжигали в течение 4-6 часов в сухом кислороде при температуре 1100-1200°С, что обеспечивало кислородное обеднение приповерхностных областей пластины. Затем осуществляли разгонку примеси в n-область в атмосфере азота при температуре 600-800°С для формирования активных центров в объеме подложки. При последующих термических процессах формирования структур центры укрупняются и адсорбируют ионы металлов, обеспечивая приповерхностные области пластин низкой концентрацией кислорода и увеличение диффузионной длины неосновных носителей. В объеме пластины при этом создаются зоны с большой плотностью дефектов и малой диффузионной длины, тем самым обеспечивают уменьшение коэффициента усиления паразитных транзисторов по току и подавление паразитного тиристорного эффекта.

Затем формировали области полупроводникового прибора по стандартной технологии.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые структуры. Результаты представлены в таблице.

Таблица Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по стандартной технологии Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по предлагаемой технологии Инверсный коэффици-ент усиления Ток утечки, Iут·10^-11 А Плотность дефектов,
см^-2 Инверсный коэффициент усиления Ток утечки, Iут·10^-11 А Плотность дефектов,
см^-2 0,27 47,6 5·10² 0,05 0,6 4,2 0,25 45,1 8·10² 0,045 0,61 6,7 0.2 45,9 7·10² 0,04 0.64 5,4 0,19 53,2 2·10² 0,035 0,17 1,1 0,28 52,1 2,5·10² 0,044 0,7 1,5 0,2 57 1·10² 0,042 0,73 0,7 0,18 46,4 6·10² 0,034 0,6 4,5 0,22 49,7 3,5·10² 0,046 0,67 2,2 0,12 44,8 8.5·10² 0,025 0,64 6,9 0,24 49 4·10² 0,05 0,6 3,1 0,2 47,3 5,2·10² 0,032 0,62 4,4 0,18 54,5 1,7·10² 0,03 0,7 0,9 0,16 50,3 3·10² 0,028 0,65 1,4

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур, на партии пластин сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 18%.

Технический результат: снижение значений токов утечек и подавление паразитного тиристорного эффекта, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных приборов.

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

Предложенный способ изготовления полупроводниковой структуры формированием геттера путем имплантации атомов кислорода в кремниевую пластину с концентрацией (1,6-1,8)·10¹⁶ см^-3 с последующим отжигом пластин кремния в течение 4-6 часов в сухом кислороде при температуре 1100-1200°С и разгонной примеси в n-область в течение 6-9 часов в атмосфере азота при температуре 600-800°С позволяет повысить процент выхода годных приборов, улучшить их качество и надежность.

Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Технический результат изобретения - снижение значений токов утечек и подавление паразитного тиристорного эффекта в полупроводниковых структурах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных. Сущность изобретения: в способе изготовления полупроводниковой структуры, включающем процессы ионного легирования и формирования геттера в кремниевой пластине, геттер формируют путем имплантации атомов кислорода в кремниевую пластину с концентрацией (1,6-1,8)·10¹⁶ см^-3 с последующим отжигом пластин кремния в течение 4-6 часов в сухом кислороде при температуре 1100-1200°С и разгонной примеси в n-область в течение 6-9 часов в атмосфере азота при температуре 600-800°С. 1 табл.

Способ изготовления полупроводниковой структуры, включающий процессы ионного легирования и формирования геттера в кремниевой пластине, отличающийся тем, что геттер формируют путем имплантации атомов кислорода в кремниевую пластину с концентрацией (1,6-1,8)·10¹⁶ см^-3 с последующим отжигом пластин кремния в течение 4-6 ч в сухом кислороде при температуре 1100-1200°С и разгонной примеси в n-область в течение 6-9 ч в атмосфере азота при температуре 600-800°С.