Способ диффузии галлия
Использование: способ диффузии галлия в кремниевые пластины, в котором источником диффузанта служит триоксид галлия, методом открытой трубы, применяемый при изготовлении полупроводниковых приборов с диффузионной структурой п-р-птипа . Сущность изобретения: во время разгонки галлия проводят окисление поверхности кремниевой пластины в пэрах воды, после корректирующего легирования при рабочей температуре проводят дополнительное окисление в парах воды и по крайней мере начало охлаждения кремниевых пластин проводят в парах воды, причем время дополнительного окисления не превышает 30 минут, а после охлаждения кремниевых пластин их выдерживают в среде сухого кислорода или азота, Способ позволяет получить на поверхности кремниевых пластин маскирующий окисел, свободный от аномальных атомарных скоплений галлия, а та кжезамедлить процесс разрушения кварцевого реактора. 2 з.п.ф-лы. сл с
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (я)ю Н 01 L 41/22
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К ПАТЕНТУ
ОО
Сд
К), О (21) 4927436/25 (22) 18,04,91 (46) 30.07.93. Бюл. 1Ф 28 (75) В.В.Кондрашов и С.Я.Мурзин (73) Товарищество с ограниченной ответственностью "KMK" (56) Заявка Японии, М 53-44794, кл. Н 01 1 21/22, 1978.
Заявка Японии t4 60-3771, кл. Н 01 1 21/22, 1985, В (54) СПОСОБ ДИФФУЗИИ ГАЛЛИЯ (57) Использование: способ диффузии гал. лия в кремниевые пластины, в котором источником диффузанта служит триоксид галлия, методом открытой трубы, применяемый при изготовлении полупроводниковых приборов с диффузионной структурой и-р-иИзобретение относится к области производства полупроводниковых приборов, а именно, к способу диффузии галлия в кремниевые пластины методом открытой трубы.
Целью предложенного способа является образование на поверхности кремниевых пластин одновременно с проведением диффузии галлия маскирующего окисла, свободного от аномальных атомарных скоплений галлия, а также замедление процесса разрушения стенки кварцевого реактора.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе диффузия галлия во время разгонки галлия длительностью Т1 проводят окисление в парах воды длительностью ТЗ, где 0<ТЗ<Т1, после корректирующего легирования при рабочей температуре проводят дополнительное окисление в парах воды и по крайней мере начало охлаждения кремниевых пластин, Ы2, 1831729 АЗ типа. Сущность изобретения: во время раэгонки галлия проводят окисление поверхности кремниевой пластины в парах воды, после корректирующего легирования при рабочей температуре проводят дополнительное окисление в парах воды и по крайней мере начало охлаждения кремниевых пластин проводят в парах воды, причем время дополнительного окисления не превышает 30 минут, а после охлаждения кремниевых пластин их выдерживают B среде сухого кислорода или азота, Способ позволяет получить на поверхности кремниевых пластин маскирующий окисел, свободный от аномальных атомарных скоплений галлия, а также замедлить процесс разрушения кварцевого реактора. 2 з.п.ф-лы. проводят в парах воды в течение времени
Т5, где 0<Т5<Т2, а Т2 — время охлаждения кремниевых пластин.
Благодаря дополнительному окислению в парах воды при рабочей температуре после корректирующего легирования моноокись галлиа, адсорбированная во время корректирующего легирования поверхностью кремниевых пластин, оснастки и кварцевой трубы, эффективно окисляется до инертного "нелетучего" триоксида галлия, что, с одной стороны, предотвращает ее перенос к поверхности кремниевых пластин, с другой стороны, нейтрализует ее агрессивное разрушающее воздействие на поверхность кварцевого стекла оснастки и трубы.
Кроме того, во время дополнительного окисления происходитэффективная редиффуэия и нейтрализация атомарного галлия, находящегося в объеме приповерхностного слоя стенок оснастки и трубы реактора, что замедляет процесс кристаллизации кварцево1831729
Формула изобретения
1. Способ диффузии галлия в кремниевые пластины методом открытой трубы, включающий загрузку кремниевых пластин
30 в кварцевый реактор диффузионной печи, нагрев кремниевых пластин до рабочей температуры, легирование, разгонка галлия в среде кислорода или азота в течение времени Т1, корректирующее легирование, ох35 лаждение кремниевых пластин в среде азота или кислорода в течение времени Т2 и выгрузку кремниевых пластин иэ кварцевого реактора диффузионной печи, о т л ич а ю шийся тем, что; с целью образования
40 на поверхности кремниевых пластин маскирующего окисла, свободного от аномальных атомарных скоплений галлия, а также замедления процесса разрушения стенки кварцевого реактора, во время разгонки
45 галлия в течение времени ТЗ, где 0<ТЗ<Т1, проводят окисление в парах воды, после корректирующего легирования при рабочей температуре проводят дополнительное окисление в парах воды в течение времени
50 Т4 и по крайней мере начало охлаждения кремниевых пластин проводят в парах воды в течение времени Т5, где 0<Т5<Т2.
2. Способ по п1; отличающийся тем, что время Т4<30 мин.
3, Способ по пп.1 и 2, о тл и ч а ю щ и йс я тем, что после охлаждения кремниевых пластин в парах воды следует выдержка кремниевых пластин в среде сухого кислорода или азота. го стекла оснастки и трубы, Окисление же в парах воды во время охлаждения подавляет образование и перенос атомарного галлия иэ объема стенок трубы и оснастки к поверхности кремниевых пластин, и также замедляет процесс кристаллизации кварцевого стекла оснастки и трубы, В результате предотвращается образование на поверхности кремниевых пластин областей аномальных атомарных скоплений галлия и замедляется процесс разрушения стенки кварцевого реактора.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ диффузии галлия отличается тем, что во время разгонки галлия длительностью Т1 проводят окисление в парах воды длительностью ТЗ, где 0<ТЗ<Т1, после корректирующего леги рова ния при рабочей температуре проводят дополнительное окисление в парах воды и по крайней мере начало охлаждения кремниевых пластин проводят в парах воды в течение времени
Т5, где 0<Т5<Т2, à T2 — время охлаждения кремниевых пластин.
Предлагаемый способ диффузии галлия реализован следующим образом. Процесс диффузии проходит в диффузионной печи
СДО-125/3-15,0 с применением кварцевого реактора 110 мм, в трубе которого со стороны газовой системы перед рабочей зоной печи расположена лодочка с порошком диффузанта.
Процесс диффузии включает в себя:
1. загрузку кремниевых пластин в рабо-. чую зону печи при T=830 С в течение 8 мин в середе кислорода расходом 90 л/ч;
2. нагрев пластин до Тра 1220 С в течение 70 мин в среде водяного пара;
3. легирование в течение 70 минут в среде двухкомпонентной газовой смеси (йг+Н2) расходом 90 л/час;
4. окисление в парах воды в течение 4 ч, во время которого на поверхности пластин получают маскирующий окисел толщиной
1,4 мкм;
5. разгонку галлия в течение 20 часов в среде азота расходом 90 л/ч;
6. корректирующее легирование в среде (Й2+Н2) расходом 90 л/ч;
7. дополнительное окисление в парах воды в течение 15 минут, во время которого нейтрализуется моноокись галлия, адсорбированная поверхностью кремниевых пластин, оснастки и кварцевой трубы и атомарный галлий в приповерхностном слое объема стенок оснастки и трубы;
8. охлаждение кремниевых пластин до
Т=830 С в течение 80 мин е парах воды и 20
5 и
25 мин в среде сухого кислорода расходом 90 л/ч во время которого нейтрализуется процесс BoccTBHOBëåíèÿ моноокиси галлия и редиффузии атомарного. галлия из объема стенок используемых оснастки и трубы;
9. выгрузка пластин из канала диффузионной печи в течение 10 мин в среде Oz расходом 90 л/ч.
Предлагаемый способ диффузии галлия может быть реализован на любой диффузионной печи. Использование способа наиболее эффективно для процессов диффузии галлия с продолжительным корректирующим легированием (t 30 минут) и с высокой поверхностной концентрацией получаемого слоя (Ns 5 10 ат/смэ), в том числе для процесса изготовления тиристоров и мощных транзисторов.
Использование предлагаемого способа диффузии галлия позволяет повысить процент выхода годных.г:ри производстве полупроводниковых приборов и повысить срок алужбы используемых кварцевой оснастки и кварцевых труб.
