Способ изготовления полупроводниковой структуры

Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Технический результат изобретения - снижение механических напряжений в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных. Сущность изобретения: способ изготовления полупроводниковой структуры включает формирование на полупроводниковой подложке изолирующей пленки, формирование на изолирующей пленке тонкой полупроводниковой пленки. После формирования изолирующей пленки структуру обрабатывают протонами дозой 1·10¹⁵-5·10¹⁶ см^-2 с энергией 20-50 кэВ с последующим отжигом при температуре 200÷400°С в течение 10-20 с. 1 табл.

 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии снижения механических напряжений полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [1] путем формирования термической пленки SiO₂ на поверхности кремния. В полупроводниковые приборы, изготовленные таким способом, вносятся дополнительные структурные нарушения, которые ухудшают электрические характеристики и параметры полупроводниковых приборов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора, снижающий образование дефектов в слоях кремния, выращенных поверх слоя диэлектрика на кремниевой подложке, путем предварительной обработки подложки перед выращиваем слоя аморфного кремния в растворе соли молибденовой кислоты [2].

Недостатками этого способа являются:

- сложность технологического процесса;

- плохая технологическая воспроизводимость;

- образование механических напряжений;

- появление избыточных токов утечки.

Целью изобретения является снижение механических напряжений в полупроводниковых структурах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе производства полупроводниковых приборов, после формирования изолирующей пленки структуру обрабатывают протонами дозой 1·10¹⁵-5·10¹⁶ см^-2 с энергией 20-50 кэВ с последующим отжигом при температуре 200÷400°С в течение 10-20 с.

При облучении протонами происходит разрыв связей за счет ионизации, перемещения атомов в объеме полупроводника и диэлектрика, что стимулирует структурную перестройку и вызывает снижение механических напряжений за счет релаксации системы к более равновесному состоянию, соответствующему меньшему значению свободной энергии.

Отличительными признаками способа являются обработка протонами и температурный режим процесса.

Технология способа заключается в следующем: на поверхности полупроводниковой подложки формируют изолирующую пленку, затем структуры обрабатывают протонами дозой 1·10¹⁵-5·10¹⁶ см^-2 с энергией 20-50 кэВ и проводят отжиг при температуре 200÷400°С в течение 10-20 с. Далее формируют на изолирующей пленке тонкую полупроводниковую пленку, на которой в последующем создают полупроводниковые приборы по стандартной технологии.

По предлагаемому способу были обработаны изготовленные по принятой технологии полупроводниковые структуры. Результаты обработки представлены в таблице.

Таблица.
Параметры полупроводниковых структур до обработки	Параметры полупроводниковых структур после обработки
напряжения, дин/см2	подвижность см2/В·с	напряжения, дин/см2	подвижность см2/В·с
5·108	615	3,1·107	923
2,8·108	646	0,8·107	968
4,1·108	628	2,1·107	931
1,7·108	657	0,35·107	974
2,4·108	649	0,7·107	963
6,3·108	590	4,2·107	890
1,6·108	672	0,2·107	992
2,2·108	654	0,6·107	971
3,1·108	638	0,95·107	957
4,7·108	619	1,8·107	928
5,4·108	599	3·107	907
6,1·108	595	4·107	902
3,9·108	604	1,9·107	916
2,5·108	641	0,65·107	959
1,9·108	663	0,25·107	981
1,4·108	684	0,1·107	1004
3·108	647	0,84·107	970

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур, на партии пластин сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 19%.

Из анализа полученных данных следует, что способ позволяет, используя разработанную технологию, включающую обработку полупроводниковых структур, после формирования изолирующей пленки протонами дозой 1·10¹⁵-5·10¹⁶ см^-2 с энергией 20-50 кэВ с последующим отжигом при температуре 200÷400°С в течение 10-20 с:

- снизить механические напряжения в полупроводниковых структурах;

- обеспечить высокую технологичность и легкую встраиваемость в стандартный технологический процесс изготовления полупроводникового прибора;

- улучшить параметры полупроводниковых структур;

- повысить процент выхода годных.

Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.

Предложенный способ изготовления полупроводниковой структуры путем обработки протонами дозой 1·10¹⁵-5·10¹⁶ см^-2 с энергией 20-50 кэВ с последующим отжигом при температуре 200÷400°С в течение 10-20 с, позволяет повысить процент выхода годных структур и улучшить их надежность.

Источники информации

1. Патент №4889829 США, МКИ Н 01 L 21/76.

2. Патент №5037774 США, МКИ H 01 L 21/20.

Способ изготовления полупроводниковой структуры, включающий формирование на полупроводниковой подложке изолирующей пленки, формирование на изолирующей пленке тонкой полупроводниковой пленки, отличающийся тем, что после формирования изолирующей пленки структуру обрабатывают протонами дозой 1·10¹⁵-5·10¹⁶ см^-2 с энергией 20-50 кэВ с последующим отжигом при температуре 200÷400°С в течение 10-20 с.