СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ЭМИТТЕРНОЙ ОБЛАСТИ ТРАНЗИСТОРА Российский патент 2015 года по МПК H01L21/225 

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов и, в частности, может быть использовано для глубокой диффузии фосфора при формировании диффузионных кремниевых структур. Способ диффузии фосфора из твердого планарного источника включает формирование диффузионных кремниевых структур с использованием твердого планарного источника фосфора. Процесс проводят при температуре 900°C на этапе загонки при следующем соотношении компонентов: O₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч; H₂=8 л/ч, и времени, равном 40 минут; на этапе разгонки процесс проводят при температуре 1000°C при следующем расходе газов: O₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч, и времени разгонки, равном 75 часов. Техническим результатом изобретения является уменьшение температуры и времени проведения процесса, обеспечение точного регулирования глубины диффузионного слоя, получение глубины 180±10 мкм и повышение процента выхода годных изделий.

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых приборов и мощных кремниевых транзисторов, в частности глубокой диффузии фосфора, для формирования диффузионных кремниевых структур.

Известны способы диффузии фосфора из жидких источников: оксихлорид фосфора (POCL₃) и трихлорид фосфора (PCL₃), при которых глубина диффузии фосфора незначительна при длительностях процесса 150-170 часов [1].

Известен способ диффузии фосфора из твердого планарного источника, включающий формирование диффузионных кремниевых структур с использованием твердого планарного источника фосфора, процесс проводят при температуре 1000°C на этапе загонки при следующем соотношении компонентов: O₂=37,8±0,5 л/ч; N₂=740 л/ч; H₂=7,5 л/ч, и времени, равном 60 мин; на этапе разгонки процесс проводят при температуре 1150°C при следующем расходе газов: O₂=37,8±0,5 л/ч; N₂=740 л/ч, и времени разгонки, равном 160 ч [2].

Недостатком этих способов являются высокие температуры, свыше 1000°C (на этапе разгонки), и длительные временные режимы, при которых нарушается поверхность пластин, не обеспечивается точное регулирование глубины диффузии, появляются различные примеси, влияющие на качество процесса.

Целью изобретения является уменьшение температуры и времени проведения процесса, обеспечение точного регулирования глубины диффузионного слоя и повышение процента выхода годных изделий.

Поставленная цель достигается проведением процесса с использованием твердого планарного источника фосфора (ТПДФ), при следующем соотношении компонентов: N₂ - 750 л/ч, O₂ - 40±0,5 л/ч, H₂ - 8 л/ч, при температуре процесса 900°C на этапе загонки, при расходах кислорода O₂=40±0,5 л/ч и азота N₂=750 л/ч, при температуре T=1000°C на этапе разгонки фосфора.

Сущность способа заключается в том, что на поверхности кремниевой подложки образуется слой фосфоросиликатного стекла при температуре 1000°C за счет реакций между твердым планарным источником фосфора с кислородом и азотом, далее проводят процесс разгонки в карбидкремниевой трубе при температуре 1000°C, при расходах: кислорода O₂=40±0,5 л/ч и азота N₂=750 л/ч. Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления на установке FPP-5000 и определение глубины диффузионного слоя методом косого шлифа [1]. Поверхностное сопротивление для диффузионных кремниевых структур должно быть равным R_S=0,6 Ом/см.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами.

ПРИМЕР 1: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Процесс проводят при следующем расходе газов на этапе загонки:

O₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч; H₂=8 л/ч, и с твердого планарного источника, времени загонки фосфора - 30 минут при температуре 900°C, поверхностное сопротивление R_S=0,3±0,1 Ом/см.

На этапе разгонки фосфора процесс проводят при температуре T=1050°C, при расходах газов: O₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч, и времени разгонки 50 часов.

Контроль проводят на установке FPP-5000 и глубину диффузионного шлифа определяют методом косого шлифа:

- поверхностное сопротивление R_S=0,105±0,05 Ом/см;

- глубина диффузии x_J=144 мкм.

ПРИМЕР 2: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Процесс проводят при следующем расходе газов на этапе загонки:

O₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч; H₂=8 л/ч, и с твердого планарного источника. Время загонки фосфора 30 минут при температуре 925°C, поверхностное сопротивления R_S=0,41±0,1 Ом/см.

На этапе разгонки фосфора процесс проводят при температуре 1000°C при расходах газов: O₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч, и времени разгонки 60 часов.

Контроль проводят на установке FPP-5000, а глубину диффузионного шлифа определяют методом косого шлифа:

- поверхностное сопротивление R_S=0,18±0,05 Ом/см;

- глубина диффузии - 153 мкм.

ПРИМЕР 3: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Процесс проводят при следующем расходе газов на этапе загонки стадии: O₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч; H₂=8 л/ч, и с твердого планарного источника (ТПДФ-100). Время загонки фосфора 50 минут при температуре 980°C, поверхностное сопротивления R_S=0,48±0,1 Ом/см.

На этапе разгонки фосфора процесс проводят при температуре 1100°C при расходах газов: O₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч, и времени разгонки 70 часов.

Контроль проводят на установке FPP-5000 и глубину диффузионного шлифа определяют методом косого шлифа:

- поверхностное сопротивление R_S=0,20±0,05 Ом/см;

- глубина диффузии - 168 мкм.

ПРИМЕР 4: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Процесс проводят при следующем расходе газов на этапе загонки:

O₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч; H₂=8 л/ч, и с твердого планарного источника (ТПДФ-100). Время загонки фосфора 40 минут при температуре 900°C, поверхностное сопротивления R_S=0,6±0,1 Ом/см.

На этапе разгонки фосфора процесс проводят при температуре 1000°C при расходах газов: O₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч, и времени разгонки 75 часов.

Контроль проводят на установке FPP-5000 и глубину диффузионного шлифа определяют методом косого шлифа:

- поверхностное сопротивление R_S=0,25±0,05 Ом/см;

- глубина диффузии - 185 мкм.

Оптимальное расстояние между твердым планарным источником и кремниевыми структурами равно 4 мм.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет проводить процесс разгонки при температуре 1000°C, при этом не нарушается поверхность пластин, практически отсутствуют примеси, обеспечивается точное регулирование глубины диффузионного слоя и получение глубины 180±10 мкм за меньшее время - 75 часов.

Литература

1. З.Ю. Готра. Технология микроэлектронных устройств. Москва, Радио и связь, 1991 г., с.128.

2. Патент №2359355, H01L 21/225, 20.06.2009.

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов и, в частности, может быть использовано для глубокой диффузии фосфора при формировании диффузионных кремниевых структур. Способ диффузии фосфора из твердого планарного источника включает формирование диффузионных кремниевых структур с использованием твердого планарного источника фосфора. Процесс проводят при температуре 900°C на этапе загонки при следующем соотношении компонентов: O₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч; H₂=8 л/ч, и времени, равном 40 минут, на этапе разгонки процесс проводят при температуре 1000°C при следующем расходе газов: O₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч, и времени разгонки, равном 75 часов. Техническим результатом изобретения является уменьшение температуры и времени проведения процесса, обеспечение точного регулирования глубины диффузионного слоя, получение глубины 180±10 мкм и повышение процента выхода годных изделий.

Способ диффузии фосфора из твердого планарного источника, включающий формирование диффузионных кремниевых структур с использованием твердого планарного источника фосфора, отличающийся тем, что процесс проводят при температуре 900°C на этапе загонки при следующем соотношении компонентов: O₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч; H₂=8 л/ч, и времени, равном 40 мин; на этапе разгонки процесс проводят при температуре 1000°C при следующем расходе газов: O₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч, и времени разгонки, равном 75 ч.