СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИСТОКОВОЙ ОБЛАСТИ СИЛОВОГО ТРАНЗИСТОРА Российский патент 2015 года по МПК H01L21/225 

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов, в частности к способу формирования истоковой области силового транзистора, включающему глубокую диффузию фосфора при формировании диффузионных кремниевых структур. Способ получения истоковой области силового транзистора включает формирование диффузионных кремниевых структур с использованием твердого планарного источника фосфора. Процесс проводят при температуре 1125°C на этапе загонки при следующем соотношении компонентов: О₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч; Н₂=8 л/ч, и времени, равном 40 минут; на этапе разгонки процесс проводят при температуре 1250°C при следующем расходе газов: О₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч. и времени разгонки, равном 72 ч. 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.

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 ч. [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: О₂=37,8±0,5 л/ч; N₂=740 л/ч; Н₂=7,5 л/ч и времени, равном 60 мин; на этапе разгонки процесс проводят при температуре 1150°C при следующем расходе газов: О₂=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.

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

Технический результат достигается проведением процесса с использованием твердого планарного источника фосфора (ТПДФ) при следующем соотношении компонентов: N₂-750 л/ч, O₂-40±0,5 л/ч, Н₂-8 л/ч, при температуре процесса 1125°C на этапе загонки, при расходах кислорода О₂=40±0,5 л/ч и азота N₂=750 л/ч, при температуре Т=1250°C на этапе разгонки фосфора.

Сущность способа заключается в том, что на поверхности кремниевой подложки образуется слой фосфоросиликатного стекла при температуре 1125°C за счет реакций между твердым планарным источником фосфора с кислородом и азотом, далее проводят процесс разгонки в карбидкремниевой трубе при температуре 1250°C, при расходах кислорода О₂=40±0,5 л/ч и азота N₂=750 л/ч. Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления на установке FPP-5000 и определения 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: О₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч; Н₂=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 Т=1050°C, при расходах газов: О₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч, и времени разгонки 50 ч.

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: О₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч; Н₂=8 л/ч, и с твердого планарного источника. Время загонки фосфора 30 мин 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: О₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч, и времени разгонки 60 ч.

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: О₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч; Н₂=8 л/ч, и с твердого планарного источника (ТПДФ-100). Время загонки фосфора 50 мин при температуре 980°C, поверхностное сопротивление R_S=0,48±0,1 Ом/см.

На этапе разгонки фосфора процесс проводят при температуре 1100°C при расходах газов: О₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч, и времени разгонки 70 ч.

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: О₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч; Н₂=8 л/ч, и с твердого планарного источника (ТПДФ-100). Время загонки фосфора 40 мин при температуре 1125°C, поверхностное сопротивления R_S=0,6±0,1 Ом/см.

На этапе разгонки фосфора процесс проводят при температуре 1250°C при расходах газов: О₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч, и времени разгонки 72 ч.

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 1250°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 - 72 ч.

Литература

1. З.Ю. Готра. Технология микроэлектронных устройств. М., «Радио и связь, 1991 г., стр. 128.

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

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов и мощных кремниевых транзисторов, в частности к способу формирования истоковой области силового транзистора. Техническим результатом изобретения является оптимизация процесса формирования истоковой области кремниевой транзисторной структуры, уменьшение температуры и времени проведения процесса, обеспечение точного регулирования глубины легируемого слоя и повышение процента выхода годных изделий. В способе формирования истоковой области силового транзистора диффузию проводят с использованием твердого планарного источника фосфора на этапе загонки фосфора при температуре T 1125°C и времени 40 мин при следующем соотношении компонентов: O₂ 40±0,5 л/ч, N₂ 750 л/ч, H₂ 8 л/ч, и на этапе разгонки фосфора при температуре 1250°C при расходах кислорода O₂ 40±0,5 л/ч и азота N₂ 750 л/ч и времени 72 ч.

Способ получения истоковой области силового транзистора, включающий формирование диффузионных кремниевых структур с использованием твердого планарного источника фосфора, отличающийся тем, что процесс проводят при температуре 1125°C на этапе загонки при следующем соотношении компонентов: О₂ 40±0,5 л/ч; N₂ 750 л/ч; Н₂ 8 л/ч, и времени, равном 40 мин; на этапе разгонки процесс проводят при температуре 1250°C при следующем расходе газов: О₂ 40±0,5 л/ч; N₂ 750 л/ч и времени разгонки, равном 72 ч.