Способ изготовления полупроводниковой структуры Российский патент 2023 года по МПК H01L21/76 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковой структуры с пониженной дефектностью.

Известен способ изготовления [Заявка 2165620 Япония, МКИ H01L 21/20] полупроводниковых пленок для создания структур кремний на сапфире. Для этого аморфную кремниевую пленку приводит в контакт с плоским графитовым основанием, содержащим на своей поверхности точечные выступы, которые располагаются на фиксированном расстоянии друг от друга. Затем структуру подвергают отжигу при температуре 500-700°С для роста твердой фазы. После структура окисляется. В таких приборах из-за не технологичности формирование твердой фазы образуется большое количество дефектов, которые ухудшают параметры приборов.

Известен способ изготовления полупроводниковой структуры [Пат. 5110756 США, МКИ H01L 21/76] пониженной дефектностью возникающих при ионной имплантации и локальной окислении. На Si подложку наносится слой SiO₂ и Si₃N_4. Через окна в Si₃N₄ проводится имплантация ионов As с последующим двух ступенчатым отжигом.

Недостатками этого способа являются:

- повышенная дефектность;

- высокие значения утечек;

-низкая технологичность.

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

Задача решается имплантацией углерода скрытых слоев кремния легированных Sb на подложке Si с помощью CCl₄, при скорости газовой смеси в реакторе 5 нм/с, температуре выращивания 1200°С, скорости осаждения 12 нм/с, с концентрацией углерода 2*10¹⁸ см^-3, с последующим отжигом при температуре 450°С в течение 15 мин в атмосфере аргона.

Технология способа состоит в следующем: на кремниевых пластинах со скрытыми слоями кремния легированных Sb на подложке Si, имплантируют углерод с помощью CCl_4, при скорости газовой смеси в реакторе 5 нм/с, температуре выращивания 1200°С, скорости осаждения 12 нм/с, с концентрацией углерода 2*10¹⁸ см^-3, с последующим отжигом при температуре 450°С в течение 15 мин в атмосфере аргона. Легирование углеродом позволяет компенсировать деформации решетки, возникающие в Si при легировании вызванных Sb, и получаются слои Si, свободные от дефектов.

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

Таблица Параметры полупроводникового прибора, изготовленного по стандартной технологии Параметры полупроводникового прибора, изготовленного по предлагаемой технологии № плотность дефектов, см^-2 Ток утечки, Iут*10¹², А плотность дефектов, см^-2 Ток утечки, Iут*10¹², А 1 5,1 11,4 1,1 1,1 2 5,2 11,5 1,2 0,9 3 4,1 11,2 0,9 0,7 4 4,7 10,3 0,8 0,8 5 4,4 10,5 1,3 1,3 6 4,6 10,7 0,7 1,0 7 4,2 10,6 0,8 0,6 8 4,7 10,7 0,7 0,7 9 5,5 10,5 1,2 1,2 10 4,9 11,6 0,9 0,8 11 5,3 10,1 0,7 0,6 12 5,1 11,7 1,3 0,7 13 5,4 11,1 0,7 0,8

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 17,6%.

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

Технический результат: снижение дефектности, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличения процента выхода годных.

Предложенный способ изготовления полупроводниковой структуры имплантацией углерода скрытых слоев кремния, легированных Sb на подложке Si с помощью CCl_4, при скорости газовой смеси в реакторе 5 нм/с, температуре выращивания 1200°С, скорости осаждения 12 нм/с, с концентрацией углерода 2*10¹⁸ см^-3, с последующим отжигом при температуре 450°С в течение 15 мин в атмосфере аргона, позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшит их надежность.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковой структуры с пониженной дефектностью. Технология способа состоит в следующем: в кремниевые пластины со скрытыми слоями кремния, легированные Sb и выполненные на подложках Si, имплантируют углерод с помощью CCl₄, при скорости газовой смеси в реакторе 5 нм/с, температуре выращивания 1200°С, скорости осаждения 12 нм/с, с концентрацией углерода 2*10¹⁸ см^-3, с последующим отжигом при температуре 450°С в течение 15 мин в атмосфере аргона. Легирование углеродом позволяет компенсировать деформации решетки, возникающие в Si при легировании вызванных Sb и получаются слои Si, свободные от дефектов. Изобретение обеспечивает снижение дефектности, улучшение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных. 1 табл.

Способ изготовления полупроводниковой структуры, включающий процессы ионной имплантации и локального окисления, нанесение слоя SiO₂ и Si₃N₄, отличающийся тем, что полупроводниковую структуру формируют имплантацией углерода скрытых слоев кремния, легированных Sb на подложке Si с помощью CCl₄, при скорости газовой смеси в реакторе 5 нм/с, температуре выращивания 1200°С, скорости осаждения 12 нм/с, с концентрацией углерода 2*10¹⁸ см^-3, с последующим отжигом при температуре 450°С в течение 15 мин в атмосфере аргона.