СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТЕКЛА ИЗ ПЯТИОКИСИ ФОСФОРА Российский патент 2014 года по МПК H01L21/316 

Изобретение относится к технологии получения мощных кремниевых транзисторов, в частности к способам получения фосфоро-силикатных стекол для формирования

p-n переходов.

Известны способы получения p-n переходов на основе различных диффузантов: твердый планарный источник (ТПИ); жидкие - POCl₃, PCl₃ и газообразные - PH₃ [1].

Недостатками этих способов является неравномерное распределение концентрации по поверхности кремниевой пластины и длительность процесса.

Образующиеся в процессе диффузии фосфора пленки фосфоросиликатного стекла (ФСС) являются хорошим средством геттерирования примесей в полупроводниковой технологии.

Целью изобретения является уменьшение разброса значений поверхностной концентрации по всей поверхности кремниевой пластины и уменьшение длительности процесса.

Поставленная цель достигается проведением технологического процесса диффузии фосфора в однозонной диффузионной печи типа на установке СДОМ-3/100 с применением твердого источника пятиокиси фосфора - фосфорный ангидрид (P₂O₅).

Сущность способа диффузии фосфора заключается в том, что кремниевые пластины загружают в кварцевую лодочку, помешенную в кварцевую трубу, находящуюся внутри нагретой однозонной печи СДОМ-3/100. Через трубу пропускается поток газа носителя - водород (H₂), а фосфорный ангидрид (P₂O₅) помешают в зону источника и нагревают до температуры 300°С, при которой происходит испарение источника. Процесс проводят при следующем расходе газов: O₂=40 л/ч, азот - N₂=500 л/ч.

Диффузию фосфора проводят из фосфорного ангидрида в откачанной ампуле и в открытой трубе в потоке сухого азота с расходом 1 л/мин. Газом-носителем служит водород. Присутствие паров воды в газе-носителе не допускается, так как на поверхности кремниевых пластин образуется метафосфорная кислота, которая вызывает уменьшение поверхностной концентрации атомов фосфора. Протекая над Р₂О₅, газ-носитель захватывает молекулы пятиокиси фосфора и переносит их в зону диффузии.

Температура процесса 1050°C и время проведения процесса равно 40 минут. Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_S). Поверхностное сопротивление равно - R_S=140±10 Ом/см.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами.

ПРИМЕР 1: Технологический процесс диффузии фосфора проводят в однозонной диффузионной печи типа на установке СДОМ-3/100. Кремниевые пластины загружают в кварцевую лодочку, помещенную в кварцевую трубу однозонной печи СДОМ-3/100. В качестве диффузанта используется твердый источник фосфорный ангидрид, а газом носителем служит водород (H₂).

Процесс проводят при следующем расходе газов: О₂=50 л/ч, азот - N₂=600 л/ч. Температура процесса 1160°C и время проведения процесса загонки - 60 минут.

Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_S). Поверхностное сопротивление - R_S=100±5 Ом/см.

ПРИМЕР 2: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Технологический процесс проводят при следующем расходе газов: O₂=45 л/ч, азот - N₂=550 л/ч. Температура процесса 1100°C и время проведения процесса загонки - 50 минут.

Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_S). Поверхностное сопротивление - R_S=120±5 Ом/см.

ПРИМЕР 3: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Технологический процесс проводят при следующем расходе газов: О₂=40 л/ч, азот - N₂=500 л/ч. Температура процесса 1050°C и время проведения процесса загонки - 40 минут.

Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_S). Поверхностное сопротивление - R_S=140±10 Ом/см.

Таким образом, предлагаемый способ, по сравнению с прототипами, позволяет проводить процесс диффузии фосфора с применением твердого источника диффузанта - фосфорный ангидрид (P₂O₅).при температуре 1050°C и времени - 40 минут, и получить R_S=140±10 Ом/см, при котором обеспечивается уменьшение разброса значений поверхностной концентрации по кремниевой пластине, снижение длительности и температуры процесса.

Литература

1. А.И.Курносов. Материалы для полупроводниковых приборов и интегральных схем. - М.: «Высшая школа». 1980. 327 с.

Использование: для получения мощных кремниевых транзисторов, в частности к способам получения фосфоро-силикатных стекол для формирования p-n переходов. Сущность изобретения заключается в том, что кремниевые пластины загружают в кварцевую лодочку, помещенную в кварцевую трубу, находящуюся внутри нагретой однозонной печи СДОМ-3/100. Через трубу пропускается поток газа носителя - водород (H₂), а фосфорный ангидрид (P₂O₅) помещают в зону источника и нагревают до температуры 300°C, при которой происходит испарение источника. Процесс проводят при следующем расходе газов: О₂=40 л/ч, азот N₂=500 л/ч. Технический результат: обеспечение возможности осуществления процесса диффузии фосфора с применением твердого источника диффузанта - фосфорный ангидрид (P₂O₅) при температуре 1050°C и времени - 40 минут, и получить R_S=140±10 Ом/см, при котором обеспечивается уменьшение разброса значений поверхностной концентрации по всей поверхности кремниевой пластины и снижение длительности и температуры процесса.

Способ получения стекла из пятиокиси фосфора, включающий процесс образования фосфоро-силикатного стекла на поверхности кремниевой пластины, отличающийся тем, что в качестве источника диффузанта используется твердый источник диффузанта пятиокиси фосфора - фосфорный ангидрид (P₂O₅) при следующем соотношении компонентов: кислород - O₂=40 л/ч, азот - N₂=500 л/ч при температуре процесса 1050°C при времени диффузии фосфора - 40 минут, причем поверхностное сопротивление равно R_S=140±10 Ом/см.