Способ изготовления полупроводникового прибора Российский патент 2021 года по МПК H01L21/265 H01L21/268 H01L21/324 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления биполярного транзистора с повышенным коэффициентом усиления.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Патент 5110749 США, МКИ H01L 21/265] путем формирования чередующиеся n⁺ карманы глубиной 2 мкм, имплантацией ионов сурьмы в p-Si подложку, покрытые термическим диоксидом кремния. С последующей имплантацией ионов бора B⁺ промежутки между n⁺ карманами заполняются p-областями глубиной 2 мкм. Затем проводится имплантация ионов фосфора P ⁺ с энергией 2 МэВ с образованием под p-областями скрытых n^- слоев, изолирующих p-области от подложки. Далее наращивается эпитаксиальный n^- слой и формируется структура биполярного транзистора. В таких приборах из-за высокой энергии ионов фосфора образуются большое количество дефектов, которые ухудшают характеристики приборов и повышаются токи утечки.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Пат. 5163178 США, МКИ H01L 29/72], в котором тип проводимости подложки соответствует типу проводимости области базы прибора. Эмиттерный и коллекторный электроды создают путем локального легирования поверхности подложки через окна, сформированные с применением фотолитографии, ширина базы определяется расстоянием между легированными областями. Затем проводят повторный процесс легирования удаленных от базы частей электродов эмиттера и коллектора, повышая в них концентрации легирующих примесей.

Недостатками способа являются:

- низкие значения параметра коэффициента усиления;

- повышенная значения токов утечек;

- низкая технологичность.

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

Задача решается формированием области эмиттера ионным внедрением мышьяка с энергией 50 кэВ, дозой 1*10¹⁵-1*1016 см^-2, с последующим лазерным отжигом с длиной волны излучения 1,06 мкм, длительность импульсов 50 нс, энергия импульсов 3-5 Дж/см², в атмосфере азота, со скоростью сканирования 12,5 см/с, при температуре 150°С.

Технология способа состоит в следующем: на пластинах кремния р-типа проводимости с удельным сопротивлением 10 Ом*см, ориентацией (100) формируют эпитаксиальный слой n-типа проводимости и базовый слой, соответствующий типу проводимости подложки по стандартной технологии. Затем формируют слой эмиттера ионным внедрением мышьяка с энергией 50 кэВ, дозой 1*10¹⁵-1*1016 см^-2, с последующим лазерным отжигом с длиной волны излучения 1,06 мкм, длительность импульсов 50 нс, энергия импульсов 3-5 Дж/см², в атмосфере азота, со скоростью сканирования 12,5 см/с, при температуре 150°С. Контакты к областям базы, коллектора и эмиттера формировали по стандартной технологии.

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

Параметры полупроводникового прибора, изготовленного по стандартной технологии Параметры полупроводникового прибора, изготовленного по предлагаемой технологии № коэффициент усиления Ток утечки
Iут*10¹¹ А коэффициент усиления Ток утечки
Iут*10¹¹ А 1 48 10,5 83 1,6 2 44 11,7 84 1,3 3 45 10,4 77 1,5 4 52 11,5 79 1,7 5 54 9,8 85 1,1 6 46 9,7 83 1,2 7 52 10,3 81 1,5 8 47 10,6 86 1,4 9 53 11,2 82 1,3 10 49 11,7 78 1,5 11 45 9,5 76 1,7 12 51 11,4 84 1,3 13 52 10,8 85 1,2

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 18,4%.

Технический результат: повышения коэффициента усиления, обеспечение технологичности, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличения процента выхода годных.

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

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем формирования области эмиттера ионным внедрением мышьяка с энергией 50 кэВ, дозой 1*10¹⁵-1*1016 см^-2, с последующим лазерным отжигом с длиной волны излучения 1,06мкм, длительность импульсов 50 нс, энергия импульсов 3-5 Дж/ см², в атмосфере азота, со скоростью сканирования 12,5 см/с, при температуре 150°С, позволяет повысит процент выхода годных приборов и улучшит их надёжность.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления биполярного транзистора с повышенным коэффициентом усиления. Способ изготовления полупроводникового прибора включает формирование на кремниевой подложке эпитаксиального слоя, областей коллектора, базы и эмиттера, при этом область эмиттера формируют ионным внедрением мышьяка с энергией 50 кэВ, дозой 1*10¹⁵-1*10¹⁶ см^-2, с последующим лазерным отжигом с длиной волны излучения 1,06 мкм, длительность импульсов 50 нс, энергией импульсов 3-5 Дж/см², в атмосфере азота, со скоростью сканирования 12,5 см/с, при температуре 150°С. Изобретение позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надёжность. 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий формирование на кремниевой подложке эпитаксиального слоя, областей коллектора, базы и эмиттера, отличающийся тем, что область эмиттера формируют ионным внедрением мышьяка с энергией 50 кэВ, дозой 1*10¹⁵-1*10¹⁶ см^-2, с последующим лазерным отжигом с длиной волны излучения 1,06 мкм, длительность импульсов 50 нс, энергией импульсов 3-5 Дж/см², в атмосфере азота, со скоростью сканирования 12,5 см/с, при температуре 150°С.