СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СТРУКТУРЫ Российский патент 2014 года по МПК H01L21/265 

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

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Пат. 5108944 США, МКИ H01L 21/265] путем создания на поверхности p-типа кремниевой пластины эпитаксиального слоя n-типа проводимости, в котором легированием формируют изолирующие области, а также карманы для создания транзисторных структур. Способ предусматривает одновременное создание комплементарных МОП-ПТ, канал которых формируют с использованием процесса диффузии. Электроды затвора МОП-ПТ создают применяя технологию самосовмещения. Поликремниевые затворы МОП-ПТ имеют тот же тип проводимости, что и области их стоков. В таких полупроводниковых структурах из-за низкой технологичности снижается стабильность электрофизических параметров структур.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Пат. 5087576 США, МКИ H01L 21/265] путем имплантации ионов примеси при повышенной температуре подложки, позволяющий уменьшить степень имплантационного повреждения. Предварительно очищенная подложка имплантируется ионами Аl⁺, Ga⁺ и N₂ ⁺ при 623-1023°С. Образующийся сильнолегированный и поврежденный приповерхностный слой удаляется предварительным окислением при 1000-1500°С и последующим травлением. Подложка подвергается заключительному отжигу при 1200°С для полной активации легирующей примеси.

Недостатками этого способа являются:

- повышенная плотность дефектов в полупроводниковых структурах;

- низкая технологичность;

- образование механических напряжений.

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

Задача решается путем ионного внедрения бора с энергией 25 кэВ в предварительно аморфизированную поверхность кремниевой подложки ионами кремния с большой дозой, что позволяет воспроизводимо формировать мелкие сильнолегированные р-слои с меньшими кристаллическими нарушениями и лучшими электрическими параметрами.

Технология способа состоит в следующем: в подложке кремния т-типа проводимости проводят имплантацию ионов кремния с энергией 100 кэВ, дозой 1·10¹⁵ см^-2, затем - ионов кремния с энергией 60 кэВ, дозой 6·10¹⁴ см^-2, и после этого проводят ионное внедрение бора с энергией 25 кэВ, дозой 2·10¹⁵ см^-2. Далее структуру подвергают отжигу в потоке A_r-H₂, в начале в течение 60 мин при 600°С, а затем при 900°С в течение 10 мин. Двойная ионная имплантация кремния обеспечивает формирование однородного аморфного слоя толщиной 220 нм. В этом случае аморфизированный поверхностный слой кремния препятствует каналированию ионов бора. Затем в однородном слое кремния формируют активные области полупроводникового прибора по стандартной технологии.

Предложенный способ изготовления полупроводниковой структуры путем ионного внедрения бора с энергией 25 кэВ, дозой 2·10¹⁵ см^-2, в предварительно аморфизированную поверхность кремниевой подложки ионами кремния сначала энергией 100 кэВ, дозой 1·10¹⁵ см^-2, затем энергией 60 кэВ, дозой 6·10¹⁴ см^-2 с последующим отжигом в два этапа: первый этап - в течение 60 мин при 600°С, второй этап - в течение 10 мин при 900°С позволяет повысить процент выхода приборов и улучшить их надежность.

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

Параметры п/п структур, изготовленных по стандартной технологии Параметры п/п структур, изготовленных по предлагаемой технологии плотность дефектов, см^-2 Ток утечки, I_ут·10¹⁰, A плотность дефектов, см^-2 Ток утечки, I_ут·10¹⁰, A 8,1·10⁵ 28 4,3·10³ 1,4 9,4·10⁵ 39 5,2·10³ 1,9 6,5·10⁵ 16 3,8·10³ 0,8 7,3·10⁵ 21 4,1·10³ 1,2 5,9·10⁵ 14 3,4·10³ 0,7 8,2·10⁵ 30 4,0·10³ 1,5 7,6·10⁵ 23 3,7·10³ 1,1 8,7·10⁵ 32 4,5·10³ 1,6 9,2·10⁵ 34 4,6·10³ 1,7 6,8·10⁵ 18 3,9·10³ 0,9

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 21,6%.

Технический результат - снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

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

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковых структур с пониженной плотностью дефектов. В способе изготовления полупроводниковой структуры в предварительно аморфизированную поверхность кремниевой подложки ионами кремния с большой дозой внедряют ионы бора с энергией 25 кэВ, что позволяет воспроизводимо формировать мелкие сильнолегированные р-слои с меньшими кристаллическими нарушениями и лучшими электрическими параметрами. Далее выполняют отжиг в два этапа. Изобретение обеспечивает снижение плотности дефектов в полупроводниковых структурах, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных. 1 табл.

Способ изготовления полупроводниковой структуры, включающий имплантацию ионов в подложку и отжиг, отличающийся тем, что в предварительно аморфизированную поверхность кремниевой подложки ионами кремния сначала энергией 100 кэВ, дозой 1·10¹⁵ см^-2, затем энергией 60 кэВ, дозой 6·10¹⁴ см^-2, внедряют ионы бора с энергией 25 кэВ, дозой 2·10¹⁵ см^-2, а отжиг осуществляют в два этапа: первый этап - в течение 60 мин при 600°С, второй этап - в течение 10 мин при 900°С.