СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА Российский патент 2016 года по МПК H01L21/76 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковых структур с низкой плотностью дефектов и устойчивых к тиристорному эффекту.

Известен способ [Патент США 5110756, МКИ H01L 21/76] изготовления прибора путем снижения плотности дефектов, возникающих при ионной имплантации, и локальном окислении нанесением на Si-подложку слоев SiO₂-Si₃N_4, с последующим проведением имплантации ионов As через окна в Si₃N₄ и двухступенчатым отжигом. В таких приборах образуются паразитные структуры, ухудшающие параметры приборов.

Известен способ [Патент США 5068695, МКИ H01L 29/161] изготовления прибора путем выращивания эпитаксиальных слоев с низкой плотностью дефектов имплантацией ионами бора с высокой плотностью дислокаций с энергией 350 кэВ с последующим проведением быстрого отжига при 950°C в течение 25 с для образования рекристаллизованного слоя с пониженной плотностью дефектов и с последующим выращиванием эпитаксиального слоя.

Недостатками этого способа являются:

- значительные утечки;

- низкая технологическая воспроизводимость;

- повышенная плотность дефектов.

Задача, решаемая изобретением, - снижение значений плотности дефектов и подавление паразитного тиристорного эффекта в полупроводниковых структурах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличения процента выхода годных.

Задача решается формированием области кармана p-типа проводимости имплантацией двухзарядных ионов бора В²⁺ с энергией 350-400 кэВ, дозой 3,1·10¹³ см^-2 и кармана n-типа проводимости имплантаций трехзарядных ионов фосфора Р³⁺ с энергией 600 кэВ, дозой 1,3·10¹³ см^-2, с последующей термической обработкой при температуре 900°C в течение двух часов в кислороде.

Технология способа состоит в следующем: в исходную кремниевую пластину с ориентацией (100) формируют области кармана p-типа проводимости имплантацией двухзарядных ионов бора В²⁺ с энергией 350-400 кэВ, дозой 3,1·10¹³ см^-2 и кармана n-типа проводимости имплантацией трехзарядных ионов фосфора Р³⁺ с энергией 600 кэВ, дозой 1,3·10¹³ см^-2, с последующей термической обработкой при температуре 900°C в течение двух часов в атмосфере кислороде. Затем формируют n- и р-канальные полупроводниковые приборы по стандартной технологии. Наличие концентрации легирующей примеси под областями стоков и истоков p- и n-канальных транзисторов позволяет снизить коэффициенты усиления паразитных биполярных транзисторов и увеличить устойчивость полупроводниковой структуры к эффекту защелкивания и подавления паразитного тиристорного эффекта.

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

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 20,3%.

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

Технический результат - снижение плотности дефектов и подавление тиристорного эффекта; обеспечение технологичности; улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов.

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем формирования в кремниевой подложке областей p- и n-карманов имплантацией многозарядных ионов бора и фосфора соответственно, с последующим отжигом при температуре 900°C в течение двух часов в кислороде позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.

Использование: для изготовления полупроводниковых структур с низкой плотностью дефектов и устойчивых к тиристорному эффекту. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления полупроводникового прибора включает процессы легирования и отжига, в кремниевой пластине области кармана р-типа проводимости формируют имплантацией двухзарядных ионов бора В²⁺ с энергией 350-400 кэВ, дозой 3,1 * 10¹³ см^-2, а области кармана n-типа проводимости - имплантацией трехзарядных ионов фосфора Р³⁺ с энергией 600 кэВ, дозой 1,3*10¹³ см^-2, с последующей термической обработкой полупроводниковых структур при температуре 900°С в течение двух часов в кислороде. Технический результат - обеспечение возможности снижения плотности дефектов и подавления тиристорного эффекта, обеспечение технологичности; улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов. 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий процессы легирования и отжига, отличающийся тем, что в кремниевой пластине области кармана р-типа проводимости формируют имплантацией двухзарядных ионов бора В²⁺ с энергией 350-400 кэВ, дозой 3,1 * 10¹³ см^-2 , а области кармана n-типа проводимости - имплантацией трехзарядных ионов фосфора Р³⁺ с энергией 600 кэВ, дозой 1,3*10¹³ см^-2, с последующей термической обработкой полупроводниковых структур при температуре 900°С в течение двух часов в кислороде.