Способ изготовления полупроводникового прибора Российский патент 2018 года по МПК H01L21/331 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления биполярных транзисторов с высоким коэффициентом усиления.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Заявка 4039103 ФРГ, МКИ H01L 29/73] методом молекулярно-лучевой эпитаксии. На кремниевой подложке наращивают три сверхтонких слоя полупроводникового материала разного типа и разной концентрации кремния и германия, в которых формируются области в виде р-n переходов. Каждая легированная область имеет подслой с высокой концентрацией примесей для создания контактных областей, располагаемых секторами. На пересечении секторов формируется структура биполярного транзистора. В таких полупроводниковых приборах из-за нетехнологичности процесса создания областей в виде р-n переходов образуется большое количество дефектов, которые ухудшают параметры приборов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Заявка 1268023 Япония, МКИ H01L 21/223]. На поверхность кремниевой подложки наносят слой диэлектрика и формируют в нем окна. Поверхность кремния в окнах окисляют, после чего наносят слой полупроводникового материала, содержащий как донорную, так и акцепторную примеси. Последний слой в дальнейшем используют в качестве источника диффузанта. Примеси выбирают так, что при повышенной температуре одна из них диффундирует в подложку, а другая - в противоположном направлении. В качестве основной примеси рекомендуется использовать сурьму, а в качестве вспомогательной - бор.

Недостатками способа являются: низкие значения коэффициента усиления; повышенные значения токов утечек; низкая технологичность.

Задача, решаемая изобретением: повышение коэффициента усиления, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Задача решается путем формирования области базы внедрением ионов бора через слой окисла толщиной 100 нм с энергией 50-100 кэВ, дозой 5*10¹²-2*10¹⁴ см^-2, с последующей термообработкой при температуре 900°С в течение 30 мин и области эмиттера биполярного транзистора диффузией мышьяка из слоя поликристаллического кремния, легированного с помощью ионного внедрения мышьяка с энергией 100 кэВ, дозой 1*10¹⁵-6*10¹⁶ см^-2 и последующей термообработкой при температуре 900-1000°С в течение 1-2 мин.

Технология способа состоит в следующем: на пластинах кремния р-типа проводимости наращивают эпитаксиальный слой n-типа проводимости. Затем в ней формируют базу внедрением ионов бора через слой окисла толщиной 100 нм с энергией 50-100 кэВ, дозой 5*10¹²-2*10¹⁴ см^-2, с последующей термообработкой при температуре 900°С в течение 30 мин. Затем стандартным способом наносят слой пиролитического окисла, в котором вытравливают эмиттерные окна, и слой нелегированного поликристаллического кремния толщиной 300 нм. Для формирования эмиттерной области в слой нелегированного поликристаллического кремния внедряли ионы мышьяка с энергией 100 кэВ, дозой 1*10¹⁵-6*10¹⁶ см^-2 и проводили термообработку при температуре 900-1000°С в течение 1-2 мин.

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

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых приборов на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 18,2%.

Технический результат: повышение значения коэффициента усиления, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

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

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем формирования области базы внедрением ионов бора через слой окисла толщиной 100 нм с энергией 50-100 кэВ, дозой 5*10¹²-2*10¹⁴ см^-2, с последующей термообработкой при температуре 900°С в течение 30 мин и области эмиттера биполярного транзистора диффузией мышьяка из слоя поликристаллического кремния, легированного с помощью ионного внедрения мышьяка с энергией 100 кэВ, дозой 1*10¹⁵-6*10¹⁶ см^-2 и последующей термообработкой при температуре 900-1000°С в течение 1-2 мин позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления биполярных транзисторов с высоким коэффициентом усиления. Технология способа состоит в следующем: на пластинах кремния р-типа проводимости наращивают эпитаксиальный слой n-типа проводимости. Затем в ней формируют базу внедрением ионов бора через слой окисла толщиной 100 нм с энергией 50-100 кэВ, дозой 5*10¹²-2*10¹⁴ см^-2, с последующей термообработкой при температуре 900°С в течение 30 мин. Затем стандартным способом наносят слой пиролитического окисла, в котором вытравливают эмиттерные окна, и слой нелегированного поликристаллического кремния толщиной 300 нм. Для формирования эмиттерной области в слой нелегированного поликристаллического кремния внедряют ионы мышьяка с энергией 100 кэВ, дозой 1*10¹⁵-6*10¹⁶ см^-2 и проводят термообработку при температуре 900-1000°С в течение 1-2 минут. Технический результат: повышение значения коэффициента усиления, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и процента выхода годных. 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий подложку, нанесение эпитаксиального слоя, процессы формирования областей базы, коллектора и эмиттера, отличающийся тем, что область базы формируют внедрением ионов бора через слой окисла толщиной 100 нм с энергией 50-100 кэВ, дозой 5*10¹²-2*10¹⁴ см^-2, с последующей термообработкой при температуре 900°С в течение 30 мин и область эмиттера биполярного транзистора диффузией мышьяка из слоя поликристаллического кремния, легированного с помощью ионного внедрения мышьяка с энергией 100 кэВ, дозой 1*10¹⁵-6*10¹⁶ см^-2 и последующей термообработкой при температуре 900-1000°С в течение 1-2 мин.