Способ получения кремниевой структуры

 

СОЮЗ СОВЕ 1СКИХ

СОЦИАЛИСТИЯЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 30 В 19/02, 29/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4717490/26 (22) 11.07.89 (46) 23,10.91. Бюл. ¹ 39 (71) Новочеркасский политехнический институт им.Серго Орджоникидзе (72) В.П.Крыжановский, А,В.Балюк, Б,M.Середин, Л.С.Габова и Г.Т.Вахер (53) 621,315.592 (088.8) (56) Лозовский В.Н., Лунин Л.С, Попов В.П, Зонная перекристаллизация градиентом температуры полупроводниковых материалов. — М.; Металлургия, 1987, с.207 — 212. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРЕМНИЕВОЙ

СТРУКТУРЫ

Изобретение относится к полупроводниковой технологии и может быть использовано при изготовлении приборных структур силовых диодов, а также при выращивании эпитаксиальных слоев, Цель изобретения — сохранение планарности структуры и упрощение процесса.

На чертеже представлена исходная композиция получения кремниевой структуры; на фиг.2 — композиция после формирования зоны раствора-; на фиг.3— структура после эонной перекристаллизации, совмещенной с диффуэией; на фиг.4— структура после химико-механической обработки.

На фиг,1 — 4 приняты следующие обозначения: пластина-подложка 1; пластинаисточник 2; капиллярный зазор 3; пленки 4 и 5 фоторезиста-диффузанта и- и р-типа проводимости соответственно; слой 6 раствора

»!Ж, 1686041 А1 (57) Изобретение относится к полупроводниковой технологии и может быть использовано при изготовлении приборных структур силовых диодов. Обеспечивает сохранение планарности структуры и упрощение процесса. Способ включает нанесение на тыльные поверхности кремниевых пластины-подложки и пластины-источника пленки позитивного фоторезиста толщиной 0,6 - 1,0 мкм с добавкой диффузанта — примеси и-типа для пластиныподложки и р-типа для пластины-источника, формирование композиции пластина-подложка(п-тип) — зазор — пластина — источник (р-тип), введение в зазор металла-растворителя, перемещение образовавшейся зоны раствора расплава в поле температурного градиента через пластину-источник, 4 ил, расплава Al — Sl; высоколегированн ые

+ + слои 7 и 8 и и р типа соответственно, Пример 1. На кремниевую пластину и-типа проводимости марки КЭФ вЂ” 10 диаметром 60 мм и толщиной 400 мкм, которая служит пластиной-подложкой, наносят позитивный фоторезист на ФП вЂ” 383 или ФП— рН вЂ” 7 — 2 или AZ — 1350h с добавкой диффузанта, содержащего фосфор, методом центрифугирования толщиной 0,6 мкм, На кремниевую пластину р-типа проводимости марки КДБ — 0.005 такого же диаметра и толщины наносят позитивный фоторезист с добавкой диффузанта, содержащего бор, методом центрифугирования толщиной 0,6 мкм.

Затем формируют композицию из пластин: подложка-источник с зазором между ними и помещают в нагревательное устройство, где с торца композиции капиллярным втягиванием при 950 С формируют алюминиевую зо1686041 ну толщиной 40 мкм. Для формирования зоны такой толщины задают зазор 40 мкм, а масса алюминия 300 мг. После чего повышают температуру до 1150 С и при градиенте температуры 80 град/см осуществляют перекристаллизацию пластин источника со скоростью порядка 400 мкм/ч. Процесс формирования структуры заканчивают через 3 ч. Одновременно с процессом перекристаллизации из фоторезиста с добавкой диффузанта с обеих тыльных сторон композиции идет процесс диффузии примесей, соответствующих типу проводимости в приповерхностную область структуры формируемого силового диода, Затем пленки фоторезиста удаляют славиковой кислотой, а слой силумина — соляной. В результате перечисленных операций получают кремниевую структуру силового диода диаметром

60 мм, содержащую резкий р — п-переход большой площади и высоколегированные приповерхностные области, что позволяет создавать в дальнейшем хороший омический контакт.

Пример 2. На кремниевые пластины диаметром 76 мм наносят такой же фоторезист с добавкой диффузанта, как в примере

1, толщиной 1 мкм; на пластину-подложку и-типа фоторезист-диффузант, содержащий в качестве легирующего элемента фосфор, а на пластину-источник р-типа фотореэист-диффузант, содержащий бор. Затем формируют композицию пластина-подложка-источник, располагают ее в нагревательное устройство, где при 1000 С торца композиции методом капиллярного втягивания формируют алн>миниевую зону толщиной 50 мкм, Для создания такой зоны берут навеску алюминия массой 560 мг, после чего повышают температуру до 1250 С и при градиенте температуры порядка 80 град/см осуществляют перикристаллизацию источника со скоростью порядка 1000 мкм/ч, На процесс перекристаллизации затрачивают 30 мин.

Одновременно с процессом перекристаллизации ицет процесс диффузии и формируются и и р области с тыльных сторон композиции. Вышедшая на поверхность зона блокируется пленкой фоторезиста, что позволяет сохранить планарность кремниевой структуры с этой стороны. После окончания процесса фоторезист стравливают плавиковой кислотой, а застывшую эону— соляной кислотой. В результате проведения перечисленных операций получается кремниевая структура для силового диода диа+ метром 76 мм, содержащая области р — р—

Ia — n-.

Пример 3. В отличие от примера 1 толщину пленки фоторезиста-диффузанта

10 берут порядка 0,8 мкм. Процесс эпитаксиального наращивания проводят при 1200 С при градиенте температуры 8 град/см, который осуществляют со скоростью роста порядка 700 мкм/ч в течение 2,5 ч. В результате получают четырехслойную крем+ ниевую структуру типа и — и — р — р диаметром 60 мм, Электрофизические измерения показывают, что концентрация примеси п-типа (фосфора) с тыльной стороны пластины-подложки составляет порядка 10 см (глубина легирования 4 — 8 мкм), что значительно выше концентрации примеси и-типа в объе15 ме кристалла (810 смз). Концентрация примеси р-типа (бора) с тыльной стороны пластины-подложки составляет порядка

10 см (глубина легирования 6 — 10 мкм), что на порядок выше концентрации приме20 си р-типа (алюминия) 10 см в объеме кри19 -3 сталла.

Таким образом создают высоколегированные приповерхностные области (для омических контактов) в едином процессе с

25 перекристаллизацией пластины-источника в поле температурного градиента и сокращают число операций при создании кремниевой структуры силового диода.

Осмотр внешнего вида структур, пол30 ученных в примерах 1 — 3, свидетельствует об их высоком качестве, заключающемся в том, что структуры не имеют характерных прототипу дефектов в виде "раковин" — результат действия растворителя на финиш35 ную поверхность выращенного слоя, Причем поверхность выращенного слоя имеет зеркальный внешний вид. Пленка нанесенного фотореэиста в процессе зонной перекристаллизации блокирует выход жид40 кой зоны на поверхность пластины источника, что позволяет сохранить планарность структуры со стороны р-области.

Формула изобретения

Способ получения кремниевой структуры

45 и- — и — р — р -типа для силового диода, включающий формирование композиции из кремниевых пластин с зазором — подложки и-типа проводимости и источника р-типа, введение в зазор металла-растворителя, перемещение

50 образовавшейся зоны раствора-расплава в поле температурного градиента через пластинуисточник, формирование и и р областей в

+ + структуре, отличающийся тем, что, с целью сохранения планарности структуры и

55 упрощения процесса, перед формированием композиции на тыльные поверхности пластин наносят пленку позитивного фотореэиста толщиной 0,6- 1,0 мкм с добавкой диффузанта — примеси и-типа для пластины-подложки и р-типа для пластины-источника.

18 б

Составитель Е.Лебедева

Техред M. Моргентал Корректор Э.Лончакова

Редактор А.Шандор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3578 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5