Способ получения окисных пленок Советский патент 1975 года по МПК H01L7/54 B01J1/10 

1

Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых приборов на основе германия и кремния и может быть использовано в технологии получения тонких слоев, применяемых для маскирования при диффузии примесей в полупроводниках и для пассивации поверхности р-/г-переходов.

Известные способы получения пленок окиси германия и кремния заключаются в термическом (в случае Si) или в анодном окислении (Si и Qe) поверхности полупроводника. Однако получаемые этими способами пленки имеют малую и нерегулируемую химическую стойкость к растворителям (из-за высокой и нерегулируемой скорости травления), что уменьшает их технологические возможности. В частности, окись германия гексагональной структуры, легко растворяемую в воде, нельзя практически использовать для защиты поверхности германиевых приборов, работающих в условиях повышенной влажности.

Известен способ превращения растворимой в воде окиси германия в нерастворимую модификацию путем нагрева пленки в герметически закрытом сосуде со спиртом до температуры выше в течение 24 час.

Известен также способ упрочнения слоео двуокиси кремния, когда слой подвергают воздействию атмосферы определенного состава при температуре выше 800°С с последую2

щим нагревом в парах воды. Однако оба эти способа не позволяют получить регулируемую скорость травления пленок окиси германия и кремния и осуществить при необходимости избирательное травление слоев GeO2 и SiOj по площади. Кроме того, в ряде случаев технологический процесс производства приборов исключает обработку полупроводниковых элементов в указанных условиях.

Цель изобретения - повышение химической стойкости пленок окиси германия и кремния, обеспечение возможности регулирования скорости травления и избирательности травления по площади, а также уменьшение температуры и продолжительности процесса укрепления пленок.

Цель достигается путем бомбардировки ОКИСНЫХ пленок германия и кремния ускоренными ионами с энергией 10-100 кэв при дозе облучения 10 -5-10 см-.

На предварительно химически полированные и очищенные поверхности кристаллов германия и кремния методом анодного или термического окисления наращивают пленки ОеОг и SiOa толщиной 1500-5000 А- Затем пленку окиси подвергают бомбардировке тяжелыми ионами, например, ионами В, N, Ne2o, (N2)8, K и т. д. с энергиями 10- 100 кэв при комнатной температуре и дозах 10 -5-10 см-2 в вакууме не ниже 10мм рт. ст. Плотность тока в пучке составляет 0,5-4 мка/см, процесс бомбардировки продолжается от нескольких минут до одного часа. В результате бомбардировки скорость травления пленок в зависимости от дозы облучения монотонно уменьшается до заданной величины.

Предлагаемый способ проверен на лабораторнойустановке.

В результате бомбардировки пленки SiOo скорость травления окиси в 1%-ном водном растворе HF уменьшается по сравнению с исходной пленкой в 20-100 раз. Например, после бомбардировки ионами N с энергией 20 кэв при комнатной температуре и дозе 3-10 см- скорость травления SiOs уменьшается от 100 до 5 А/мин, а при дозе 5-10«см-2 -до 1,5 А/мин.

После бомбардировки ионами В с энергией 40 кэв при дозе 10 см- аналогичных пленок GeOa гексагональной модификации, полученных методом анодного окисления, скорость правления уменьшается в 100 раз.

Проведенные физические исследования пленок, подвергнутых бомбардировке ионами различных элементов, позволяют предполагать, что уменьшение химической активности пленок окиси германия связано с образованием областей более плотных фаз ОеО2 и S1O2.

Изобретение может быть использовано, например, для литографии, где участки в защитном слое вытравливают путем последовательного нанесения, засветки, дубления и травления фоторезиста. Предлагаемый способ позволяет обойтись без фоторезиста и исключить операции, связанные с его нанесением и травлением, вместо этого достаточно подвергнуть заш;итную пленку окиси бомбардировке через маску при дозах ионой 10 --5-lO CM-. Вытравливание окон в защитном слое, основанное на различной скорости травления участков исходной окиси и участков окиси, подвергнутых бомбардировке ионами, уменьшает эффект растравливания и, следовательно, повышает точность геометрии планарных структур. Предлагаемый способ особенно перспективен в производстве приборов с использованием ионной технологии. В случае необходимости скорость травления облученных участков можно восстановить до исходной прогреванием на воздухе или в вакууме при 500°С

в течение 30-60 мин.

Предмет изобретения

Способ получения окисных пленок монокристаллических полупроводников, например германия, путем окисления поверхности полупроводников с последующей бомбардировкой пучком ионов, отличающийся тем, что, с целью повышения химической стойкости пленок и обеспечения возможности ее регулирования, бомбардировку осуществляют ионами с энергией 10-100 кэв при дозе облучения .iOiScM-2.