Способ формирования проводящих участков на подложке арсенида галлия Советский патент 1992 года по МПК H01L21/477 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при отжиге имплантированного арсенида галлия.

Известен способ, сущность которого заключается в отжиге полупроводниковой подложки при 750-900°С с защитой арсенида галлия герметизирующим слоем. Интервал температур указан в связи с тем, что при использовании технологии ионной имплантации необходимые концентрация и подвижность поверхностного слоя могут быть обеспечены только в данном интервале температур.

Недостатками указанного высокотемпературного отжига являются необходимость точного контроля за характеристиками

покрытия и за параметрами процесса (требуется сложное дорогостоящее оборудование); возможность влияния покрытия на перераспределение примесей в поверхностном слое, что приводит к нарушению морфологии поверхности, а также к деградации оптических и электрических свойств поверхностного слоя.

Известен также способ высокотемпературного отжига арсенида галлия под защитой нитрида кремния. Покрытия IMS нитрида кремния получают химическим осаждением, стимулированным плазмой, в вакууме 5 Торр, при температуре 200-350°С, От- жиг производится при- температуре 800- 900°С.

2

О

о о

СА

5

Однако при нанесении нитрида кремния необходим дополнительный отжиг незащищенного зрсенида галлия; технологически сложно получить нитрид кремния без содержания кислорода, наличие которо- го приводит к резкому ускорению диффузии атомов галлия из арсенида галлия в маскирующую пленку; несоответствие коэффициентов термического расширения нитрида кремния и арсенида галлия (3-10 и 5,9 соответственно), приводит к механическим напряжениям в пластинах и к перераспределению примесей у поверхности; кроме того, необходимо дорогостоящее оборудование, которое позволяет произво- дить режимы быстрого нагрева и охлаждения.

Целью изобретения является упрощение технологии при повышении качества.

Для этого в способе, включающем имп- лантацию примесных атомов, нанесение на поверхность защитного слоя химического вещества и термообработку для отжига, в качестве химического вещества используют раствор нитрата алюминия в тетроэтоксисила- не и этиловом спирте при следующем соотношении компонентов:

нитрат алюминия0,823-0,825 г

тетраэтоксисилан0,09-0,11 мл

этиловый спирт9,8-10 мл

нанесение раствора осуществляют при комнатной температуре центрифугированием со скоростью вращения центрифуги 3000- 5000 об/мин, до термообработки для отжига осуществляют предварительную термооб- работку для деструкции защитного слоя в аргоне при 250-350°С в течение 3-5 мин, а термообработку для отжига осуществляют в аргоне при 750-830°С в течение 30-60 мин.

Данный способ получения высокотемпературного отжига технологически прост, не требует дорогостоящего оборудования и реактивов, сокращает время изготовления защитного покрытия. В защитной пленке из алюмосиликатного стекла, которое получено осаждением из раствора на основе тетраэтоксисилана методом центрифугирования с последующими отжигами, отсутствуют немостиковые (несвязанные) связи кислорода, что предотвращает диффузию галлия из арсенида галлия в защитную пленку при отжиге. Так как коэффициенты термического расширения алюмосиликатного стекла и арсенида галлия близки (5 и 5,9 соответственно), то минимизируются механические напряжения на границе раздела, что приводит к уменьшению механических повреждений пленки

алюмосиликэтного стекла и повышению качества маскирования. Кроме того, слой алю- мосиликатного стекла наносят при комнатной температуре и, следовательно, повышенные температуры не воздействуют на незащищенную поверхность арсенида галлия. Интервалы температур и времени деструкции обуславливаются условиями, необходимыми и достаточными дли сформирования защитного слоя. При температуре деструкции меньше 250°С и времени меньше 3 мин не полностью завершаются реакции разложения промежуточных продуктов гидролиза и удаляются растворители и органические остатки. При температурах деструкции больше 350°С и времени больше 5 мин одновременно с формированием защитной пленки может происходить разрушение приповерхностного слоя арсенида галлия. При температурах отжига меньше 750°С и времени меньше 30 мин не заканчиваются отжиг микродвойников и активация имплантированной примеси. При температурах отжига больше 830°С и времени больше 60 мин пленка из алюмосиликатного стекла теряет свои маскирующие свойства.

Скорости центрифуги больше 5000 об/мин могут привести к образованию разрывов, дефектов пленки.

При скоростях меньше 3000 об/мин возможна неравномерность пленки по краям пластины.

Скорости центрифуги 3000-5000 об/мин обеспечивают получение равномерной по толщине с минимальным количеством дефектов пленки толщиной 0,1-0,2 мкм, обеспечивающей качественное маскирование подложки.

При приготовлении пленкообразующего раствора, если взято: тетраэтоксисилана 0,09 мл, этилового спирта меньше 9,8 мл, нитрата алюминия больше 0,825 г или тетро- этоксисилана больше 0,11 мл, нитрата алюминия больше 0,825 г, этилового спирта меньше 9,8 мл, то, хотя получаемая пленка стеклообразна и равномерна, наблюдаются нарушения поверхности асенида галлия при отжиге.

Если взято: тетраэтоксисилана 0,09 мл, этилового спирта больше 10 мл, нитрата алюминия меньше 0,823 г, то полученная пленка на пластине зерниста, неравномерна.

Если взято: тетраэтоксисилана меньше 0,09 мл, то пленка на пластинах не образуется.

Если взято: тетраэтоксисилана больше 0,11 мл, этилового спирта больше 10 мл, нитрата алюминия меньше 0,823 г, то свойства полученной пленки невоспроизводимы.

Конкретно формирование проводящих слоев в послеимплантационном арсениде галлия состоит в следующем.

Берут пластины арсенида галлия, в которые проведена ионная имплантация, Методом центрифугирования на установке ПНФ-69-130Д-3 при комнатной температуре на подложку наносят алюмосиликатное стекло. Данные приведены в табл. 1.

Деструкцию и отжиг проводят в среде аргона в диффузионной печи типа СДО- 125/3-12,0. Связь режимов отжига с качеством маскирования отражена в табл. 2.

Использование предлагаемого способа формирования проводящих слоев в послеимплантационном арсениде галлия обеспечивает сокращение времени изготовления маскирующего покрытия с 3 ч (прототип) до 10-15 мин; простоту технологического процесса и дешевизну алюмосиликатного стекла; отсутствие дорогостоящего оборудования; отсутствие токсичных веществ (на- пример, силана), требующих особой осторожности в эксплуатации; отсутствие механических напряжений в системе алю- мосиликатная пленка - арсенид галлия (структура, изготовленная по предлагаемому способу, до и после отжига имеет радиус

кривизны 15 м, а по известному способу до и после отжига - 7,10 м соответственно); надежность маскирования от диффузии галлия из пластины в защитную пленку.

Формула изобретения Способ формирования проводящих участков на подложке арсенида галлия, включающий имплантацию примесных атомов в

подложку, нанесение на поверхность защитного слоя химического вещества и термообработку для отжига, отличающий- с я тем, что, с целью упрощения технологии при повышении качества, в качестве химического вещества используют раствор нитрата алюминия в тетраэтоксисилане и этиловом спирте при следующем соотношении компонентов:

нитрат алюминия0,823-0,825 г

тетраэтоксисилан0,09-0,11 мл

этиловый спирт9,8-10 мл

нанесение раствора осуществляют при комнатной температуре центрифугированием со скоростью вращения центрифуги 30005000 об/мин, до термообработки для отжига осуществляют предварительную термообработку для деструкции защитного слоя в аргоне при 250-350°С в течение 3-5 мин, а термообработку для отжига осуществляют в

аргоне при 750-830°С в течение 30-60 мин

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при отжиге имплантированного арсенида галлия. Целью является упрощение технологии при повышении качества. Сущность способа заключается в нанесении на поверхность полупроводниковой подложки, взятой после имплантации кремния, защитного покрытия из пленкообразующего вещества, состоящего из раствора 0,09-0,11 мл тетраэтоксисила- на в 9.8-10 мл этилового спирта с введением алюминия в виде 0.823-0,625 г нитрата алюминия. Нанесение защитного покрытия осу- ществляют центрифугированием со скоростью центрифуги 3000-5000 об/мин. Деструкцию покрытия проводят в потоке аргона при 250-350°С в течение 3-5 мин, после чего осуществляют отжиг в потоке аргона при 750-830°С в течение 30-60 мин. Способ осуществляется без дорогостоящего оборудования при отсутствии токсичных веществ. 2 табл. Ё

Таблица 1