СПОСОБ ДИФФУЗИИ БОРА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ Р-ОБЛАСТИ Российский патент 2014 года по МПК H01L21/223 

Изобретение относится к технологии изготовления кремниевых мощных транзисторов, в частности для формирования активной ρ-области.

Известен способ диффузии бора из жидкого источника бора В₂O₃, при котором образуется ямки травления.

Известен другой способ диффузии бора из газообразного источника - BCL₃, при котором значительно сложнее получить равномерное легирование подложек по длине лодочек.

Недостатками этих способов является засорение системы образующейся В₂О₃, разброс значений поверхностной концентрации, неравномерное легирование подложек по длине лодочек [1].

Целью изобретения является уменьшение разброса значений поверхностной концентраций и получение равномерного легирования по длине лодочек.

Поставленная цель достигается проведением процесса диффузии бора с применением газообразного источника - диборана (В₂Н₆).

Сущность способа заключается в том, что очень удобным для управления диффузией является - диборан (В₂Н₆). Диборан взаимодействует с кислородом, образуя борный ангидрид и воду:

В₂Н₆+3O₂=В₂O₃+Н₂O

Присутствие воды значительно увеличивает скорость испарения В₂O₃, что обусловливает хорошее распределение диффузанта вдоль рабочей зоны вследствие образования летучих борных кислот, особенно метаборной кислоты -НВO₂.

Предлагаемый способ отличается от известных тем, что на поверхности кремниевой подложки образуется слой боросиликатного стекла при расходе газов: азота N₂=240 л/ч, кислорода O₂=120 л/ч и водород - Н₂=7,5 л/ч, причем температура на этапе загонки равна 960°С и время загонки - 35 минут; а на этапе разгонки - 1100°С и время разгонки - 2 часа.

Таким образом, предлагаемый способ диффузии бора с применением газообразного источника - диборана (В₂H₆) по сравнению с прототипом позволяет обеспечивать точное регулирование поверхностного сопротивления и уменьшение разброса значений поверхностной концентрации и получения равномерного легирования по длине лодочек.

Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_s) на установке «FPP-5000». Поверхностное сопротивление для первой базы равно - R_s=155±5 Ом/см.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами:

ПРИМЕР 1: Технологический процесс диффузии бора проводят в однозонной диффузионной печи на установке СДОМ-3/100. Кремниевые подложки размещаются на кварцевых лодочках. Расстояние между подложками и контрольными пластинами равно l=2,4 мм. Кремниевые подложки предварительно нагревают до температуры 850°С, а затем процесс проводят при следующем расходе газов: азот - N₂=150 л/ч; кислород - O₂=100 л/ч; водород - Н₂=7,5 л/ч; с газообразным источником диборана (В₂Н₆). Время загонки бора - 60 минут при температуре 1000°С, а на этапе разгонки процесс проводят при температуре 1200°С и времени - 3 часа.

Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_s) на установке «FPP-5000». Поверхностное сопротивление для первой базы равно - R_s=220±5 Ом/см.

ПРИМЕР 2: Способ осуществляют аналогично условию примера 1, при следующем расходе газов: азот - N₂=200 л/ч; кислород - O₂=120 л/ч; водород - Н₂=7,5 л/ч; с газообразным источником диффузанта - диборана (В₂Н₆). Время загонки бора - 50 минут при температуре 980°С, а на этапе разгонки процесс проводят при температуре 1150°С и времени - 2 часа.

Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_s) на установке «FPP-5000». Поверхностное сопротивление для первой базы равно - R_s=180±5 Ом/см.

ПРИМЕР 3: Способ осуществляют аналогично условию примера 1, при следующем расходе газов: азот - N₂=240 л/ч; кислород - O₂=120 л/ч; водород - Н₂=7,5 л/ч; с газообразным источником диффузанта - диборана (В₂Н₆). Время загонки бора - 40 минут при температуре 980°С, а на этапе разгонки процесс проводят при температуре 1150°С и времени - 2 часа.

Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_s) на установке «FPP-5000». Поверхностное сопротивление для первой базы равно - R_s=160±5 Ом/см.

ПРИМЕР 4: Способ осуществляют аналогично условию примера 1, при следующем расходе газов: азот - N₂=240 л/ч; кислород - O₂=120 л/ч; водород - Н₂=7,5 л/ч; с газообразным источником диффузанта - диборана (В₂Н₆). Время загонки бора - 35 минут при температуре 960°С, а на этапе разгонки процесс проводят при температуре 1100°С и времени - 2 часа.

Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_s) на установке «FPP-5000». Поверхностное сопротивление для первой базы равно - R_s=155±5 Ом/см.

Таким образом, предлагаемый способ диффузии бора с применением газообразного источника - диборана (В₂Н₆) по сравнению с прототипом позволяет обеспечивать точное регулирование поверхностного сопротивления и уменьшение разброса значений поверхностной концентрации и получения равномерного легирования по длине лодочек.

Источники информации

1. Курносов А.И., Юдин В.В. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. М: «Высшая школа», 1986, с.158-162.

Изобретение относится к технологии изготовления кремниевых мощных транзисторов, в частности может быть использовано для формирования активной ρ-области. Техническим результатом изобретения является уменьшение разброса значений поверхностных концентраций и получение равномерного легирования по длине лодочек. В способе диффузии бора процесс проводят с применением газообразного источника - диборана (В₂Н₆) при температуре 960°С и времени 35 минут на этапе загонки, при следующем соотношении компонентов: азот N₂=240 л/ч, кислород O₂=120 л/ч и водород Н₂=7,5 л/ч, а на этапе разгонки при температуре 1100°С и времени разгонки - 2 часа. Поверхностное сопротивление равно R_s=155±5 Ом/см.

Способ диффузии бора для формирования ρ-области, включающий диффузию бора, отличающийся тем, что процесс проводят с применением газообразного источника - диборана (В₂Н₆) при температуре 960°С и времени - 35 минут на этапе загонки при следующем соотношении компонентов: азот - N₂=240 л/ч, кислород - O₂=120 л/ч, водород - Н₂=7,5 л/ч; а на этапе разгонки температура - 1100°С и времени - 2 часа, при этом поверхностное сопротивление равно R_s=155±5 Ом/см.