Способ изготовления полупроводникового прибора с низкой плотностью дефектов
Владельцы патента RU 2330349:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова (RU)
Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Технический результат изобретения - снижение плотности дефектов в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов. Сущность изобретения: сапфировую подложку до стадии эпитаксиального роста кремниевой пленки обрабатывают ионами кислорода дозой 5·1012-1·1013 см-2 с энергией 15-30 кэВ, с последующим отжигом при температуре 300°С в течение 35 с. 1 табл.
Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления транзисторов со структурой кремний-на-изоляторе, с пониженной плотностью дефектов.
Известен способ изготовления полупроводникового прибора [1] путем формирования промежуточного слоя, легированного изовалентной примесью, радиус атомов которого отличный от атомов материала подложки. В полупроводниковых приборах, изготовленных таким способом, образуется большое количество дефектов несоответствия на границе раздела слой - подложка, которые ухудшают электрические характеристики приборов.
Известен способ изготовления полупроводникового прибора с низкой плотностью дефектов путем обработки подложки ионами бора с энергией 350 кэВ с последующим отжигом при температуре 900°С [2].
Недостатками этого способа являются:
- нарушения поверхности подложки из-за высокой энергии имплантации;
- образование большого количества радиационных дефектов, ухудшающих статические параметры приборов;
- плохая технологическая воспроизводимость.
Целью изобретения является снижение плотности дефектов в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов.
Поставленная цель достигается тем, что в процессе производства полупроводниковых приборов подложку из Al2O3 до стадии эпитаксиального роста кремниевой пленки обрабатывают ионами кислорода дозой 5·1012-1·1013 см-2 с энергией 15-30 кэВ с последующим отжигом при температуре 300°С в течение 35 с. Затем наращивают эпитаксиальную кремниевую пленку.
При этом образованные в процессе разложения SiH4 атомы кремния взаимодействуют с ионами кислорода на ранней стадии эпитаксиального роста и атомы алюминия в свободном состоянии на границе раздела кремниевая пленка - подложка отсутствуют.
Отличительными признаками способа являются обработка подложки ионами кислорода и технологический режим процесса.
Технология способа состоит в следующем: до формирования эпитаксиальной кремниевой пленки на поверхности подложки из Al2О3 последнюю обрабатывают ионами кислорода дозой 5·1012-1·1013 см-2 с энергией 15-30 кэВ с последующим отжигом при температуре 300°С в течение 35 с. Затем наращивают эпитаксиальную кремниевую пленку, на которой в последующем создают полупроводниковый прибор по стандартной технологии.
По предлагаемому способу были обработаны изготовленные по принятой технологии полупроводниковые структуры. Результаты обработки представлены в таблице 1.
| Таблица 1. | |||
| Параметры п/п структур до обработки | Параметры п/п структур после обработки | ||
| подвижность, см2/Bc | плотность дефектов, см-2 | подвижность, см2/Вс | плотность дефектов, см-2 |
| 476 | 5·105 | 648 | 4,2·104 |
| 451 | 8·105 | 610 | 6,7·104 |
| 459 | 7·105 | 603 | 5,4·104 |
| 532 | 2·105 | 178 | 1,1·104 |
| 521 | 2,5·105 | 694 | 1,5·104 |
| 570 | 1·105 | 739 | 0,7·104 |
| 464 | 6·105 | 608 | 4,5·104 |
| 497 | 3,5·105 | 672 | 2,2·104 |
| 448 | 8,5·105 | 601 | 6,9·104 |
| 490 | 4·105 | 665 | 3,1·104 |
| 473 | 5,2·105 | 643 | 4,4·104 |
| 545 | 1,7·105 | 704 | 0,9·104 |
| 503 | 3·105 | 676 | 1,4·104 |
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 подложек из Al2О3 ионами кислорода дозой 5·1012-1·1013 см-2 с энергией 15-30 кэВ с последующим отжигом при температуре 300°С в течение 35 с до формирования эпитаксиальной пленки:
- снизить плотность дефектов;
- обеспечить технологичность и легкую встраиваемость в технологический процесс изготовления полупроводниковых приборов;
- улучшить параметры полупроводниковых приборов за счет снижения плотности дефектов и концентрации алюминия;
- повысить процент выхода годных приборов.
Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.
Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем обработки подложек из Al2O3 ионами кислорода дозой 5·1012-1·1013 см-2 с энергией 15-30 кэВ с последующим отжигом при температуре 300°С в течение 35 с до эпитаксиального наращивания пленок на нем позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.
Источники информации
1. Патент №4962051 США, МКИ Н01L 21/265.
2. Патент №5068695 США, МКИ H01L 29/161.
Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий формирование кремниевой полупроводниковой пленки на диэлектрической подложке, отличающийся тем, что до стадии эпитаксиального роста кремниевой пленки диэлектрические подложки подвергаются обработке ионами кислорода дозой 5·1012-1·1013 см-2 с энергией 15-30 кэВ, с последующим отжигом при температуре 300°С в течение 35 с.
