СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА Российский патент 2011 года по МПК H01L21/265 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления транзисторов - кремний на изоляторе с высокой радиационной стойкостью.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора с улучшенной радиационной стойкостью [Заявка 225036, Япония, МКИ H01L 21/336] путем имплантации подложки кремния p-типа проводимости с последующим осаждением на ней слоя поликристаллического кремния, легированного фосфором, и проведения имплантации ионов мышьяка в области стока и истока и создания диэлектрической изоляции. Полупроводниковые приборы, изготовленные таким способом, имеют значительные по площади области, которые ухудшают электрические характеристики и параметры полупроводниковых приборов.

Известен способ изготовления радиационно-стойкого полупроводникового прибора [Заявка 2667442, Франция, МКИ H01L 23/552] путем наращивания эпитаксиального слаболегированного активного слоя на поверхности сильнолегированной полупроводниковой подложки p- или n-типа проводимости, на которой затем имплантируются ионы кислорода для формирования скрытого изолирующего слоя диоксида кремния, устраняя влияние радиационно-индуцированных зарядов на характеристики активного слоя прибора.

Недостатками этого способа являются:

- появление избыточных токов утечки;

- нарушение структуры эпитаксиального слоя;

- плохая технологическая воспроизводимость.

Задача, решаемая изобретением - повышение радиационной стойкости в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов.

Задача решается тем, что после формирования скрытого изолирующего слоя диоксида кремния полупроводниковую структуру обрабатывают ионами фтора дозой (4-6)·10¹³cм^-2 с энергией 80-100 кэВ с последующим проведением термического отжига при температуре 800-1100°C в течение 30-60 сек.

Технология способа состоит в следующем: в исходные пластины кремния формируют изолирующий слой диоксида кремния имплантацией ионов кислорода при энергии 180÷200 кэВ с интегральной дозой 1,8·10¹⁸см^-2. Затем полупроводниковые структуры обрабатывают ионами фтора дозой (4-6)·10¹³см^-2 с энергией 80-100 кэВ так, чтобы максимум концентрации в окисле находился на границе раздела - верхний слой кремния - скрытый диоксид кремния. Для снижения радиационных поверхностей в верхнем слое кремния, полученных в процессе ионной имплантации, проводится термический отжиг при температуре 800-1100°C в течение 30-60 сек. Далее в активном слое кремния создают полупроводниковые приборы по стандартной технологии.

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

Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по стандартной технологии Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по предлагаемой технологии Подвижность, см²/В·с Плотность дефектов, см^-2 Ток утечки, Iут·10¹³ A Подвижность, см²/В·с Плотность дефектов, см^-2 Ток утечки, Iут·10¹³ A 470 5·10⁵ 8,5 650 4·10³ 0,4 450 8·10⁵ 10,3 610 6·10³ 0,6 450 7·10⁵ 12,1 600 5·10³ 0,7 530 2·10⁵ 5,2 670 1·10³ 0,25 520 2·10⁵ 4,8 690 1·10³ 0,21 570 1·10⁵ 4,2 730 0,7·10³ 0,2 460 6·10⁵ 10,1 600 4·10³ 0,55 490 3·10⁵ 7,9 670 2·10³ 0,38 440 8·10⁵ 9,8 600 6·10³ 0,51 490 4·10⁵ 8,1 665 3·10³ 0,35 430 5·10⁵ 8,6 645 4·10³ 0,41 540 1·10⁵ 4,5 704 0,9·10³ 0,23 500 3·10⁵ 7,5 670 1·10³ 0,34

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 17,5%.

Технический результат: снижение токов утечек, снижение плотности дефектов, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличения процента выхода годных приборов.

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

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем обработки полупроводниковой структуры после формирования скрытого изолирующего слоя на кремниевой подложке ионами фтора дозой (4-6)·10¹³ см^-2 с энергией 80-100 кэВ с последующим проведением термического отжига при температуре 800-1100°C в течение 30-60 сек.

Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Технический результат изобретения - снижение плотности дефектов, снижение токов утечек, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов. Сущность изобретения: в способе изготовления полупроводникового прибора, включающем процесс формирования скрытого изолирующего слоя диоксида кремния в полупроводниковой кремниевой подложке, полупроводниковую структуру после формирования скрытого изолирующего слоя обрабатывают ионами фтора дозой (4-6)·10¹³cм^-2 с энергией 80-100 кэВ с последующим термическим отжигом при температуре 800-1100°С в течение 30-60 сек.

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий процесс формирования скрытого изолирующего слоя диоксида кремния в полупроводниковой кремниевой подложке, отличающийся тем, что полупроводниковую структуру после формирования скрытого изолирующего слоя обрабатывают ионами фтора дозой (4-6)·10¹³ см^-2 с энергией 80-100 кэВ с последующим термическим отжигом при температуре 800-1100°С в течение 30-60 с.