Способ изготовления полупроводникового прибора
Владельцы патента RU 2431904:
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, снижение токов утечек, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов. Сущность изобретения: в способе изготовления полупроводникового прибора, включающем процесс формирования скрытого изолирующего слоя диоксида кремния в полупроводниковой кремниевой подложке, полупроводниковую структуру после формирования скрытого изолирующего слоя обрабатывают ионами фтора дозой (4-6)·1013cм-2 с энергией 80-100 кэВ с последующим термическим отжигом при температуре 800-1100°С в течение 30-60 сек.
Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления транзисторов - кремний на изоляторе с высокой радиационной стойкостью.
Известен способ изготовления полупроводникового прибора с улучшенной радиационной стойкостью [Заявка 225036, Япония, МКИ H01L 21/336] путем имплантации подложки кремния p-типа проводимости с последующим осаждением на ней слоя поликристаллического кремния, легированного фосфором, и проведения имплантации ионов мышьяка в области стока и истока и создания диэлектрической изоляции. Полупроводниковые приборы, изготовленные таким способом, имеют значительные по площади области, которые ухудшают электрические характеристики и параметры полупроводниковых приборов.
Известен способ изготовления радиационно-стойкого полупроводникового прибора [Заявка 2667442, Франция, МКИ H01L 23/552] путем наращивания эпитаксиального слаболегированного активного слоя на поверхности сильнолегированной полупроводниковой подложки p- или n-типа проводимости, на которой затем имплантируются ионы кислорода для формирования скрытого изолирующего слоя диоксида кремния, устраняя влияние радиационно-индуцированных зарядов на характеристики активного слоя прибора.
Недостатками этого способа являются:
- появление избыточных токов утечки;
- нарушение структуры эпитаксиального слоя;
- плохая технологическая воспроизводимость.
Задача, решаемая изобретением - повышение радиационной стойкости в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов.
Задача решается тем, что после формирования скрытого изолирующего слоя диоксида кремния полупроводниковую структуру обрабатывают ионами фтора дозой (4-6)·1013cм-2 с энергией 80-100 кэВ с последующим проведением термического отжига при температуре 800-1100°C в течение 30-60 сек.
Технология способа состоит в следующем: в исходные пластины кремния формируют изолирующий слой диоксида кремния имплантацией ионов кислорода при энергии 180÷200 кэВ с интегральной дозой 1,8·1018см-2. Затем полупроводниковые структуры обрабатывают ионами фтора дозой (4-6)·1013см-2 с энергией 80-100 кэВ так, чтобы максимум концентрации в окисле находился на границе раздела - верхний слой кремния - скрытый диоксид кремния. Для снижения радиационных поверхностей в верхнем слое кремния, полученных в процессе ионной имплантации, проводится термический отжиг при температуре 800-1100°C в течение 30-60 сек. Далее в активном слое кремния создают полупроводниковые приборы по стандартной технологии.
По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые структуры. Результаты представлены в таблице.
| Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по стандартной технологии | Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по предлагаемой технологии | ||||
| Подвижность, см2/В·с | Плотность дефектов, см-2 | Ток утечки, Iут·1013 A | Подвижность, см2/В·с | Плотность дефектов, см-2 | Ток утечки, Iут·1013 A |
| 470 | 5·105 | 8,5 | 650 | 4·103 | 0,4 |
| 450 | 8·105 | 10,3 | 610 | 6·103 | 0,6 |
| 450 | 7·105 | 12,1 | 600 | 5·103 | 0,7 |
| 530 | 2·105 | 5,2 | 670 | 1·103 | 0,25 |
| 520 | 2·105 | 4,8 | 690 | 1·103 | 0,21 |
| 570 | 1·105 | 4,2 | 730 | 0,7·103 | 0,2 |
| 460 | 6·105 | 10,1 | 600 | 4·103 | 0,55 |
| 490 | 3·105 | 7,9 | 670 | 2·103 | 0,38 |
| 440 | 8·105 | 9,8 | 600 | 6·103 | 0,51 |
| 490 | 4·105 | 8,1 | 665 | 3·103 | 0,35 |
| 430 | 5·105 | 8,6 | 645 | 4·103 | 0,41 |
| 540 | 1·105 | 4,5 | 704 | 0,9·103 | 0,23 |
| 500 | 3·105 | 7,5 | 670 | 1·103 | 0,34 |
Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 17,5%.
Технический результат: снижение токов утечек, снижение плотности дефектов, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличения процента выхода годных приборов.
Стабильность параметров во всем эксплутационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.
Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем обработки полупроводниковой структуры после формирования скрытого изолирующего слоя на кремниевой подложке ионами фтора дозой (4-6)·1013 см-2 с энергией 80-100 кэВ с последующим проведением термического отжига при температуре 800-1100°C в течение 30-60 сек.
Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий процесс формирования скрытого изолирующего слоя диоксида кремния в полупроводниковой кремниевой подложке, отличающийся тем, что полупроводниковую структуру после формирования скрытого изолирующего слоя обрабатывают ионами фтора дозой (4-6)·1013 см-2 с энергией 80-100 кэВ с последующим термическим отжигом при температуре 800-1100°С в течение 30-60 с.
