СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СТРУКТУРЫ Российский патент 2012 года по МПК H01L21/316 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковых структур, с пониженной плотностью дефектов.

Известен способ изготовления полупроводниковой структуры [Пат. 5013681 США, МКИ H01L 21/20] путем последовательного наращивания на поверхности первой кремниевой подложки слоя буферного кремния и Si_1-x Ge_x, используемого в качестве ограничителя травления. Затем проводятся операции эпитаксиального наращивания активного слоя кремния и окисления поверхности структуры с целью формирования верхнего слоя диоксида кремния. Первая подложка присоединяется с лицевой поверхностью к окисленной лицевой поверхности второй подложки кремния в процессе отжига в окислительной атмосфере при температуре 700-1000°С. Затем слой кремния второй подложки и буферный слой кремния удаляются. В таких полупроводниковых структурах из-за наличия неровностей и шероховатостей поверхности присоединяющих пластин образуются дефекты, которые ухудшают электрофизические параметры полупроводниковых структур.

Известен способ изготовления полупроводниковой структуры [Заявка 1246851 Япония, МКИ H01L 21/94] путем нанесения на поверхность основания из молибдена и кремниевой пластины слоя диоксида кремния методом термического окисления во втором случае или методом химического осаждения из газовой фазы в первом случае. Затем кремниевую пластину и молибденовое основание, обращенные друг к другу слоем диоксида кремния, приводят в контакт и склеивают. Последующей шлифовкой и полировкой кремниевой пластины с тыльной стороны добиваются получения поверхности требуемого класса обработки.

Недостатками этого способа являются:

- повышенная плотность дефектов в полупроводниковых структурах;

- образование механических напряжений;

- сложность технологического процесса.

Задача, решаемая изобретением, - снижение плотности дефектов в полупроводниковых структурах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Задача решается путем формирования оксинитридного пористого кремния азотированием пластин с пористым кремнием при температуре 1000°С в диффузионной печи в среде аммиака в течение 1-2 часа с последующим отжигом при температуре 1200°С в атмосфере аммиака при давлении (9-10)·10⁶ Па.

Образование слоя нитрида кремния между нитрированным пористым кремнием и пластиной кремния снижает дефектность в структурах и величину заряда на границе раздела кремний - пористый кремний, обусловливая улучшение параметров структур за счет снижения механических напряжений.

Технология способа состоит в следующем: на пластине кремния p типа проводимости с ориентацией (100) и удельным сопротивлением (3-5) Ом·см формируют слой пористого кремния толщиной 280-300 нм анодным окислением в электрохимической ячейке с 5 вес.% HF и плотностью тока 0,5 мА/см². Затем проводят азотирование пластин с пористым кремнием при температуре 1000°С в диффузионной печи в среде аммиака, окисление пластин с пористым кремнием осуществляется в парах воды при 850°С в течение 1-2 час. Азотирование в среде аммиака ведет к образованию слоя нитрида кремния после отжига при температуре 1200°С и давлении (9-10)·10⁶ Па. После наращивают эпитаксиальный слой кремния и в нем формируют активные области полупроводникового прибора по стандартной технологии.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты обработки представлены в таблице 1.

Таблица Параметры п\п структур, изготовленных по стандартной технологии Параметры п\п структур, изготовленных по предлагаемой технологии подвижность, см²/В·с плотность дефектов, см^-2 подвижность, см²/В·с плотность дефектов см^-2 476 5·10⁵ 650 3,4·10³ 451 8·10⁵ 625 5,7·10³ 459 7·10⁵ 631 4,3·10³ 532 2·10⁵ 678 1,2·10³ 521 2,5·10⁵ 697 1,6·10³ 570 1·10⁵ 750 1,1·10³ 464 6·10⁵ 621 3,5·10³ 497 3,5·10⁵ 684 1,9·10³ 448 8,5·10⁵ 615 5,8·10³ 490 4·10⁵ 673 2,4·10³ 473 5,2·10⁵ 648 3,6·10³ 545 1,7·10⁵ 706 1,1·10³ 503 3·10⁵ 682 1,8·10³

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 22,8%.

Технический результат: снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличения процента выхода годных приборов.

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

Предложенный способ изготовления полупроводниковой структуры путем формирования оксинитридного пористого кремния азотированием пластин с пористым кремнием при температуре 1000°С в диффузионной печи в среде аммиака в течение 1-2 часа с последующим отжигом при температуре 1200°С в атмосфере аммиака при давлении (9-10)·10⁶ Па позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.

Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Технический результат изобретения - снижение плотности дефектов, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных. Сущность изобретения: полупроводниковую структуру создают путем формирования оксинитридного пористого кремния азотированием пластин с пористым кремнием при температуре 1000°С в диффузионной печи в среде аммиака в течение 1-2 часа с последующим отжигом при температуре 1200°С в атмосфере аммиака при давлении (9-10)·10⁶. 1 табл.

Способ изготовления полупроводниковой структуры, включающий кремниевую пластину, отличающийся тем, что после формирования пористого слоя кремния на кремниевой пластине проводят азотирование слоя пористого кремния в среде аммиака при температуре 1000°С в течение 1-2 ч с последующим отжигом при температуре 1200°С в атмосфере аммиака при давлении (9-10)·10⁶ Па.