Способ диффузии фосфора из фосфорно-силикатных пленок

Авторы патента:

H01L21/225 - диффузия из твердой фазы в твердую фазу или обратно, например легирование оксидного слоя

Владельцы патента RU 2371807:

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ДГТУ) (RU)

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых приборов и интегральных схем (ИС), в частности к способам диффузии фосфора. Сущность изобретения: в способе диффузии фосфора из фосфорно-силикатных пленок, включающем процесс образования фосфоросиликатного стекла на поверхности кремниевой пластины из газовой фазы, в качестве источника диффузанта используют жидкий источник оксихлорид фосфора (POCl₃) при следующем соотношении компонентов: кислород - O₂=38 л/ч азот - N₂=700 л/ч, азот через питатель - N₂=36,7 л/ч при температуре процесса 1000°С, время проведения загонки фосфора -40 минут, при этом поверхностное сопротивление равно R_S=160±10 Ом/см. Техническим результатом изобретения является уменьшение разброса значений поверхностной концентрации по всей поверхности кремниевой пластины, уменьшение длительности и температуры процесса.

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых приборов и интегральных схем (ИС), в частности к способам получения фосфорно-силикатных стекол для формирования активной эмиттерной области.

Известны способы диффузии фосфора: твердый планарный источник - ТПИ; жидкие источники диффузии фосфора - PCl₃; газообразные источники диффузии в потоке газа - PH₃ [1].

Недостатками этих способов является неравномерное распределение концентрации по поверхности кремниевой пластины, высокие температуры и длительность процессов.

Образующиеся в процессе диффузии фосфора пленки фосфоросиликатного стекла (ФСС) являются хорошим средством геттерирования примесей в полупроводниковой технологии. При температуре осаждения ФСС создаются индуцированные диффузионные напряжения впереди фронта диффузии. Эта область является стоком для металлических примесей.

Целью изобретения является уменьшение разброса значений поверхностной концентрации по всей поверхности кремниевой пластины, уменьшение длительности и температуры процесса.

Поставленная цель достигается проведением процесса диффузии фосфора с применением диффузанта - оксихлорид фосфора (POCl₃), при следующем расходе газов: кислород - O₂=37,8±0,5 л/ч, азот - N₂=740±10 л/ч, азот через питатель - N₂=36,7 л/ч. Температура процесса 1000°С и время проведения процесса равно 40 минут. На стадии загонки используется окисляющая смесь, в результате образуется P₂O₅ в определенной точке системы перед зоной диффузии. Присутствие кислорода на стадии загонки предотвращает подтравливание поверхности галогеном, особенно при высоких концентрациях POCl₃ в смеси.

Сущность способа диффузии из жидкого источника заключается в том, что пластины кремния помещают в кварцевую трубу, находящуюся внутри нагретой однозонной печи. Через трубу пропускается поток газа носителя - азот N₂, к которому добавляется примесь источника диффузанта, находящегося при обычных условиях в жидком состоянии. При этом в газовую смесь на все время добавляется кислород - O₂=37,8±0,5 л/ч.

Технологический процесс проводят при следующем расходе газов: кислород - O₂=37,8±0,5 л/ч, азот - N₂=740±10 л/ч, азот через питатель - N₂=36,7 л/ч. Температура процесса 1000°С и время проведения процесса загонки 40 минут.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами.

ПРИМЕР 1. Технологический процесс диффузия фосфора проводят в однозонных диффузионных печах типа на установке СДОМ-3/100. Кремниевые пластины размещаются на кварцевых лодочках, расстояние между пластинами 2,4 мм. Через трубу пропускается поток газа носителя - азот N₂, к которому добавляется примесь источника диффузанта, находящегося при обычных условиях в жидком состоянии. При этом в газовую смесь на все время добавляется кислород - O₂=37,8±0,5 л/ч.

Технологический процесс проводят при следующем расходе газов: кислород - O₂=40±0,5 л/ч, азот - N₂=500±10 л/ч, азот через питатель - N₂=36,7 л/ч. Температура процесса 1100°С и время проведения процесса загонки 60 минут.

Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_S). Поверхностное сопротивление равно R_S=120±10 Ом/см.

ПРИМЕР 2. Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Технологический процесс проводят при следующем расходе газов: кислород - O₂=38±0,5 л/ч, азот - N₂=600±10 л/ч, азот через питатель - N₂=36,7 л/ч. Температура процесса 1000±50°С и время проведения процесса загонки 50 минут.

Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_S). Поверхностное сопротивление равно R_S=140±10 Ом/см.

ПРИМЕР 3. Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Технологический процесс проводят при следующем расходе газов: кислород - O₂=37,8±0,5 л/ч, азот - N₂=700±10 л/ч, азот через питатель - N₂=36,7 л/ч. Температура процесса 1000°С и время проведения процесса загонки 40 минут.

Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_S). Поверхностное сопротивление равно R_S=160±10 Ом/см.

Таким образом, предлагаемый способ, по сравнению с прототипами, позволяет проводить процесс диффузии фосфора при температуре, равной 1000°С, и получить R_S=160±10 Ом/см, при котором обеспечивается уменьшение разброса значений поверхностной концентрации по кремниевой пластине, снижение длительности и температуры процесса.

Источники информации

1. Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств. М.: Радио и связь. 1991, с.179-180.

Способ диффузии фосфора из фосфорно-силикатных пленок, включающий процесс образования фосфоросиликатного стекла на поверхности кремниевой пластины из газовой фазы, отличающийся тем, что в качестве источника диффузанта используется жидкий источник оксихлорид фосфора (POCl₃) при следующем соотношении компонентов: кислород O₂=38 л/ч, азот N₂=700 л/ч, азот через питатель N₂=36,7 л/ч при температуре процесса 1000°С, время проведения загонки фосфора 40 мин, поверхностное сопротивление равно R_S=160±10 Ом/см.

Похожие патенты:

Способ диффузии бора // 2361316

Изобретение относится к технологии получения силовых кремниевых транзисторов, в частности для формирования активной базовой области. .

Способ диффузии фосфора из твердого планарного источника // 2359355

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов, в частности может быть использовано для глубокой диффузии фосфора при формировании диффузионных кремниевых структур.

Способ получения электропроводящего полианилинового слоя // 2315066

Изобретение относится к области проводящих полимеров, в частности полианилина, и может быть использовано для получения высокопроводящих полианилиновых слоев, волокон, проводящих элементов и устройств на их основе.

Способ изготовления p-n-перехода, легированного элементами или изотопами с аномально высоким сечением поглощения нейтронов // 2156009

Диффузант для легирования полупроводников типа a3b5 // 2050031

Установка легирования полупроводников в коронном разряде // 2017264

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к установкам для легирования полупроводников при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Способ диффузии фосфора из твердого источника при изготовлении полупроводниковых приборов // 1829758

Изобретение относится к электронной технике, в частности к способам диффузии фосфора при изготовлении силовых полупроводниковых приборов. .

Способ изготовления кремниевых p+-p- -структур // 1829757

Способ изготовления импульсных эпитаксиально-диффузионных кремниевых диодов // 1817866

Способ изготовления твердых планарных источников диффузии фосфора на основе пирофосфата кремния // 1780457

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, в частности к твердым планарным источникам фосфора (ТПДФ) на основе пирофосфата кремния, которые применяются для создания эмиттерных областей биполярных транзисторов, сток-истоковых областей МДП-транзисторов, подлегирования контактных окон, стабилизации окисленной поверхности кремния и других задачах диффузии в кремниевых пластинах диаметром 75 мм при температурах диффузии до 1050оС.

Способ нанесения борных и фосфорных легирующих композиций для изготовления солнечных фотоэлектрических элементов (сфэ) // 2444810

Изобретение относится к технологии изготовления оптоэлектронных приборов, в частности солнечных фотоэлектрических элементов (СФЭ)

Диффузия фосфора из нитрида фосфора (p2n5) // 2524140

Изобретение относится к технологии получения мощных кремниевых транзисторов, в частности к способам получения фосфоросиликатного стекла для формирования p-n-переходов. Изобретение обеспечивает получение равномерного значения поверхностной концентрации по всей поверхности кремниевой пластины и уменьшение длительности процесса. Способ диффузии фосфора включает образование фосфоросиликатного стекла на поверхности кремниевой пластины. В качестве источника диффузанта используют нитрид фосфора. Процесс проводят при расходе газов: O2=70 л/ч, азот N2=700 л/ч, при температуре 1020°C и времени проведения процесса 30 минут. Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (RS). Поверхностное сопротивление равно RS=155±5 Ом/см.

Способ формирования p-области // 2534386

Изобретение относится к технологии проведения диффузии галлия для формирования р-области при изготовлении полупроводниковых приборов. Изобретение обеспечивает уменьшение разброса значений поверхностной концентрации и получение равномерного легирования по всей поверхности подложек. В способе формирования р-области в качестве источника диффузанта используют окись галлия (Ga2O3) в виде порошка. Процесс проводят в два этапа: 1 - загонка галлия и 2 - разгонка галлия в одной трубе. Загонку и разгонку проводят при температуре процесса 1220°С, время загонки равно 30 минут, а время разгонки - 130 минут. Поверхностное сопротивление на этапе загонки 320±10 Ом/см, а на этапе разгонки 220±10 Ом/см.

Способ формирования эмиттерной области транзистора // 2542591

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов и, в частности, может быть использовано для глубокой диффузии фосфора при формировании диффузионных кремниевых структур. Способ диффузии фосфора из твердого планарного источника включает формирование диффузионных кремниевых структур с использованием твердого планарного источника фосфора. Процесс проводят при температуре 900°C на этапе загонки при следующем соотношении компонентов: O2=40±0,5 л/ч; N2=750 л/ч; H2=8 л/ч, и времени, равном 40 минут, на этапе разгонки процесс проводят при температуре 1000°C при следующем расходе газов: O2=40±0,5 л/ч; N2=750 л/ч, и времени разгонки, равном 75 часов. Техническим результатом изобретения является уменьшение температуры и времени проведения процесса, обеспечение точного регулирования глубины диффузионного слоя, получение глубины 180±10 мкм и повышение процента выхода годных изделий.

Способ получения истоковой области силового транзистора // 2567405

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов и мощных кремниевых транзисторов, в частности к способу формирования истоковой области силового транзистора. Техническим результатом изобретения является оптимизация процесса формирования истоковой области кремниевой транзисторной структуры, уменьшение температуры и времени проведения процесса, обеспечение точного регулирования глубины легируемого слоя и повышение процента выхода годных изделий. В способе формирования истоковой области силового транзистора диффузию проводят с использованием твердого планарного источника фосфора на этапе загонки фосфора при температуре T 1125°C и времени 40 мин при следующем соотношении компонентов: O2 40±0,5 л/ч, N2 750 л/ч, H2 8 л/ч, и на этапе разгонки фосфора при температуре 1250°C при расходах кислорода O2 40±0,5 л/ч и азота N2 750 л/ч и времени 72 ч.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2580181

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления биполярных транзисторов с пониженными токами утечек. Изобретение обеспечивает снижение значений токов утечек, повышение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение надежности и увеличение процента выхода годных. В способе изготовления полупроводникового прибора базовую область создают путем диффузии бора из анодных оксидных пленок в кремнии при температуре 1473 К в течение 90 мин в потоке азота 1,2·10-2 л/с. 1 табл.

Способ формирования затворной области силового транзистора // 2594652

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов, в частности к способу формирования затворной области силового транзистора, включающему диффузию бора из твердого планарного источника. Сущность способа заключается в том, что формируют диффузионную кремниевую структуру с использованием твердого планарного источника бора, процесс проводят на этапе загонки при температуре 900°C при соотношении компонентов О2=70±0,5 л/ч, N2=950 л/ч, H2=10 л/ч и времени, равном 6 минут, и на этапе разгонки при температуре 1250°C при расходах газов О2=70±0,5 л/ч и N2=950 л/ч и времени разгонки, равном 4 часа. Изобретение обеспечивает уменьшение температуры и времени проведения процесса получения затворной области силового транзистора, точное регулирование глубины диффузионного слоя и получение глубины слоя 7 мкм.

Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности inp // 2632261

Изобретение относится к области синтеза тонких пленок на поверхности InP и может быть применено в технологии создания твердотельных элементов газовых сенсоров на такие газы, как аммиак и угарный газ. Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности InP включает обработку концентрированной плавиковой кислотой в течение 10 минут, промывку пластины дистиллированной водой, высушку на воздухе. Окисление пластины InP в горизонтальном кварцевом реакторе в качестве крышки на расстоянии 10 мм от композиции, состоящей из тщательно перемешанных между собой порошков активного оксида V2O5 и инертного компонента Y2O3, помещенной в кварцевый контейнер. Окисление проводят при температуре 550°С при скорости потока кислорода 30 л/ч, в течение десяти минутного интервала. Изобретение обеспечивает создание на поверхности InP тонких пленок, содержащих заданное количество легирующего компонента - до 3%. 1 ил., 1 табл.