Способ изготовления планарных полупроводниковых приборов и интегральных схем Советский патент 1989 года по МПК H01L21/263 

Изобретение относится к полупроводниковой технологии и может быть использовано при создании полупроводниковых приборов и интегральных схем., .

Известен способ создания полупрог водниковых приборов, при котором проводят внедрение в пластину кремния ионов бора и фосфора и термообработку при температуре -1170 К.

Этот способ обладает существенными недостатками. При такой температуре термообработки становится заметной диффузия примеси, в результате чего меняются глубина р-п-перехода и геометрические размеры злементов, что приводит к ухудшению параметров

-приборов. Для устранения этого дефекЮта уменьшают температуру термообра4ботки или проводят радиационно ускоренную диффузию при температуре ниже П 70 К.

О)

Однако качество образзпощихся р-ппереходов при этом получается невысокое, что связано с образованием в облученном слое стержнеподобкых дефектов, которые приводят к большимтокам утечки через р-п переход.

Наиболее близок к изобретению способ изготовления планетарных полупроводниковых приборов и интегральных схем, включающий бомбардировку полупроводниковой пластины ионами и термообработку при температуре 6701000 к. в данном способе для предот вращения рбразования стержнеподобных дефектов перед имплантацией ио. нов бора проводят диффузию олова в планарную стрро.ну при температуре 1370 К для увеличения в приповерхнортной области параметра реше кн и создания там сжимающих напряжений. В рёзульт; те после имплантации ионов бора и отжига при температуре 970 К стержнеподобные дефекты не образуют ся, и качество р-п-переходов удовлетворительное. : Описанный способ также обладает существенными недостатками. В случа применения этого способа высока вероятность загрязнения пластины посторонними примесями. Кроме того, пр менение такого способа значительно усложняет технологический процесс, делает его невоспроизводимым по пло щади пластины и, следовательно, уменьшает процент выхода годных при боров. Дпительная высокотемпературная обработка, необходимая для диффузии олова, часто бывает несовместима с другими этапами создания при боров и интегральных схем. Поэтому этот способ практически не ся. После имплантации иоинов и отжи га в активных областях приборов образуются стержнеподобные дефекты, и параметры приборов ухудшаются. Дпя улучшения параметров приборов необх димо устранить образовавшиеся дефек ты. Цель изобретения - улучшение качест,ва полупроводниковых приборов и интегральных схем путем устранения . образовавшихся стержнеобразных дефектов. Цепь достигается тем, что в способе изготовления планарных полупро водниковых приборов и интегральных схем, включающем бомбардировку полупроводниковой пластины ионами и термообработку при температуре 6701000 К, после термообработки проводят очистку поверхности от пленки окисла и облучение полупроводниковой пластины электронами с энергией 220 кэБ - 1мэВ, интенсивностью - ЬЮ и дозой 10 см при комнатной темпераСущность предлагаемого способа заключается в том, что при облучени кремния электронами с энергией 220 кэВ вводятся радиационные дефекты (вакансии т мехдоуэельные атомы). За счет разной подвижности.при комнатной температуре междоузельные атомы выходят на повеохность(если па ней нет окисной пленки и других загрязнений), и в объеме образуется избыточная концентрация вакансий, которые взаимодействуют со стержнеподобными дефектами и растворяют их. Энергия электронов должна быть больше или равна 220 кэВ, так как при меньших энергиях в объеме не будут создаваться радиационные дефекты. Использовать электроны с энергией более 1 мэВ невыгодно, так как сильно возрастают вес и стоимость ускорителя электронов. Интенсивность пучка электронов должна быть больше или равна с-, так как при меньших интенсивностях облучения образующиеся точечные дефекты уходят на другие стоки в объеме кристалла и на поверхности, поэтому распада стержнеподобных дефектов не происходит. Однако интенсивность электронного пучка не должна превьш1ать 10 см с-, так как в противном случае кристалл будет разрушаться. Доза облучения должна быть больше или равна см, поскольку при меньших дозах облучения образующихся вакансий (с учетом потерь) не хватае на з яичтожение имеющихся стержнеподобных дефектов. Облучение дозой свыше 10 см нецелесообразно так как требует большого времени облучения. Облучение следует проводить при комнатной температуре, так как при более низких температурах затруднено, взаимодействие вакансий со стержнепо;Ь;обными дефектами из-за имеющегося энергетического барьера, а при температурах облучения вьщ1е комнатной вакансии приобретают большую подвижность и выходят на поверхность без взаимодействия со стержнеподобными дефектами. Наконец, перед облучением электронами необходимо очис- v тить поверхность пластины, чтобы обеспечить свободный выход междоузлий на поверхность. Очистка может, проводиться травлением в плавиковой кислоте или любым другим известным способом, например ионно-плазменным травлением. 5I Примеры использования способа. Пример 1. Пластину кремния КДБ-1 облучили ионами фосфора энергией Е 100 кэВ, дозой Д 1 см-; отожгли в кислороде при I073 К 30 ми При этом в легированном слое бьши обнаружены мелкие дислокационные пе ли и стержнеподобные дефекты. Слой 3iO стравили в плавиковой кислоте и кристалл облучили электронами с энергией Е - 220 кэВ. В качестве ис точника электронов использовали сверх высоковольтный электронный мик роскоп, в котором одновременно проводили наблюдение за распадом стерж неподобных дефектов. Интенсивность облучения составляла 5-10 см Через несколько секунд после начала облучения было замечено сокращение длины дефектов, а через -5 мин стерж неподобные дефекты исчезли полностью За это время доза облучения соста 2 ..-4 вила 1,540 см. Температура образца во время облучения 300 К. Пример, 2. Пластину кремния КЭФ-4, 5 бпучалк ионами бора, энергией Е ь 50 кэВ, дозой Д 510 см-ви отожгли в кислороде при 1073 К 15 ми При этом в легированном слое обрг зовалось большое число стержнеподобных дефектов. Слой SiOi стравили в плавиковой кислоте и провели облучение образца электронами с энергией 1 мэВ. Облучение проводили в сверхвьгсоковольтном электронном микроскопе. Через 2 мин длина дефектов значительно уменьшилась, а через 6 мин они распались практически полностью. - C6 .« Облучение проводилось пучком с интенсивностью 210 см с. Доза облучения составила 7,2 10 см. Температура облучения комнатная. Пример 3. Пластину кремния КЭФ-4 облучали ионами бора дозой 5 10 см, а затем .проВёли радиационно ускоренг ную диффузию путем облучения прото-; нами с энергией 1 мэВ, дозой Д 210 см при температуре 820 К. При этом в приповерхностном слое толщиной 1 мкм образовались стержнеподобные дефекты.. После очистки поверхности от следов окисла образец облучили электронами с энергией 0,5 мэВ, плотностью пучка л-1 см с и дозой . Температура образца во-Время облучения была 300 К. В облученном месте практически все стержнеподобные дефекты исчезли. Предлагаемый способ обладает рядом преимуществ: - исключается высокотемпературная операция диффузионной загонки примеси и связанные с ней операции химической обработки пластин, что упрощает технологию и уменьшает вероят- ность загрязнения кристаллов неконктг ролируемыми примесями;. -в настоящее время имеютя уста- новки, позволяющие получать пучки высокоэнергетических электронов большой интенсивности что делает возморкнь1М достаточно быстро набирать необходимую дозу облучения; -процесс допускает групповую обработку пластин и может быть легко автоматизирован.

СПОСОБ ИЗ ГО ТОВЛЕНИЯ ПЛАНАРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, включающий бомбардировку полупроводниковой пластины : . ионами и термообработку при темпераг. туре 670-JOOO К, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью улучшения качества полупррводниковых приборов и интегральных схем путем устранения образовавшихся стержнеобразных дефектов, после термообработки проводят очистку поверхности от пленки окисла и облучение полупроводниковой пластины электронами с энергией 220 кэВ - 1 мзВ, интенсивностью ло 10 5«10 - 1 -10 и дозой iZe .-« 10 см при комнатной температуре,