СПОСОБ ИОНПОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ Советский патент 1974 года по МПК H01L21/265 

1

Изобретение относится к технике легирования нолупро:водников, а именно к способа.м введения примесей в полупроводники при иолно-луче-вом легировании.

При введении примесей в полунроводиики методом ионно-лучевого легирования в .кристалле возникают точечные дефекты (аака}1сии, междоузельные атомы полупроводника, внедренные атомы), протяженные структурные нарушения (дислокаций, петли дислокаций, ваканоионные кластеры и др.) и комплексы дефектов.

Электрическая проводимость в слоях, полученных ионным внедрением примеси, сильно зависит от степени дефектности слоя, так как наличие дефектов приводит к значительному сиижению подвижности и концентрации электрически активных примесных атомов.

Степень дефектности в имплантированных слоях можно регулировать условия-ми бомбардировки; можно либо производить «горячую ИМнлаитацию, либо варьировать плотность тока ионного пучка. В обоих случаях соответствующий подбор режима бомбардировки (в первом - подогрев мишени, во втором - относительно низкая плотность тока) приводит к тому, что скорость образования дефектов в кристалле мала по сравнению со скоростью отжига дефектов, нри этом вакансии, междоузельные атомы Мишени и внедренные атомы диффундируют настолько быстро, что не «успевают объединяться в кластеры, комплексы и скопления дефектов, поэтому основным типом дефектов, возникающих при

условиях, являются точечные дефекты, а круцные структурные нарушения практически отсутствуют, в результате чего электрическая активность примеси возрастает. Однако при «горячей имплантации в процессе бомбардировки может иметь место заметная ускоренная диффузия имплант1Ируемой примеси, которая трудно поддается учету и может оказаться нежелательной в технологии производства нолуороводниковых приборов, а

снижение нлотности гока приводит к чрезмерному увеличению времени формирования примесных слоев с данной концентрацией, что технологнчеокн также не всегда целесообразно.

Увеличение электрической активности примеси, введенной в полупроводник ионной имплантацией, обеспечивается за счет того, что нри точечном легировании полупроводников, например кремния, нри комнат1ной температуре для увеличения электрической активности внедренной примеси, например бора, логируемый полупроводник предварительно подвергают упругому дефорлшрованию.

Упругие деформации осуш,ествляют, напри

мер, следующим образом: полупроводниковую

3

пластину вставляют в предварительно нагретое алюминиевое кольцо, имеющее копусообразеую внутреннюю поверхность, за::ем вся система охлаждается, и из-за различия коэффидиентоВ линейного расширен-ия алюминия и лолуороводнккового материала в последней возникают упругие деформадии. Степень деформации может регулироваться температурой, диаметром кольца и толщиной пластины.

Измерение поверхностного сопротивления непосредственно после имплантации показывает, что в деформироваганом кристалле поверхностное сопротивление на порядок ниже по сравнению с недеформированным.

При проведении эксперимента использовались круглые пластины кремния КЭФ-0,3 диаметром 28 мм, толщиной 0,4 м.м, облучение проводилось ионами бора с энергией 40 кэв.

Такйм образом, электрическая а.ктивность внедренных атомов в деформированных кристаллах более высокая по сравнению с недефорМ.ированным-и.

Это является следствием того факта, что в упруго деформ ировапных кристаллах, подвергнутых ионной бомбардировке, степень дефектности ниже по сравнению с недеформироваиными облученными кристаллами. Сравнение картин травления, полученных на облученных дефорМИрованном и недефор.м-ированном кристаллах, также подт1верждает этот факт.

Предмет изобретения

Способ ионного легирования полупроводников, например кремния, при комнатной температуре, отличающийся тем, что, с целью увеличения электрической активности внедренной оримеси, наприм-ер бора, легируемый полупроводник предварительно подвергают упругому деформированию.