Способ изготовления полупроводниковой структуры
Владельцы патента RU 2461090:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) (RU)
Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Технический результат изобретения - снижение плотности дефектов, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных. Сущность изобретения: полупроводниковую структуру создают путем формирования оксинитридного пористого кремния азотированием пластин с пористым кремнием при температуре 1000°С в диффузионной печи в среде аммиака в течение 1-2 часа с последующим отжигом при температуре 1200°С в атмосфере аммиака при давлении (9-10)·106. 1 табл.
Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковых структур, с пониженной плотностью дефектов.
Известен способ изготовления полупроводниковой структуры [Пат. 5013681 США, МКИ H01L 21/20] путем последовательного наращивания на поверхности первой кремниевой подложки слоя буферного кремния и Si1-x Gex, используемого в качестве ограничителя травления. Затем проводятся операции эпитаксиального наращивания активного слоя кремния и окисления поверхности структуры с целью формирования верхнего слоя диоксида кремния. Первая подложка присоединяется с лицевой поверхностью к окисленной лицевой поверхности второй подложки кремния в процессе отжига в окислительной атмосфере при температуре 700-1000°С. Затем слой кремния второй подложки и буферный слой кремния удаляются. В таких полупроводниковых структурах из-за наличия неровностей и шероховатостей поверхности присоединяющих пластин образуются дефекты, которые ухудшают электрофизические параметры полупроводниковых структур.
Известен способ изготовления полупроводниковой структуры [Заявка 1246851 Япония, МКИ H01L 21/94] путем нанесения на поверхность основания из молибдена и кремниевой пластины слоя диоксида кремния методом термического окисления во втором случае или методом химического осаждения из газовой фазы в первом случае. Затем кремниевую пластину и молибденовое основание, обращенные друг к другу слоем диоксида кремния, приводят в контакт и склеивают. Последующей шлифовкой и полировкой кремниевой пластины с тыльной стороны добиваются получения поверхности требуемого класса обработки.
Недостатками этого способа являются:
- повышенная плотность дефектов в полупроводниковых структурах;
- образование механических напряжений;
- сложность технологического процесса.
Задача, решаемая изобретением, - снижение плотности дефектов в полупроводниковых структурах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных.
Задача решается путем формирования оксинитридного пористого кремния азотированием пластин с пористым кремнием при температуре 1000°С в диффузионной печи в среде аммиака в течение 1-2 часа с последующим отжигом при температуре 1200°С в атмосфере аммиака при давлении (9-10)·106 Па.
Образование слоя нитрида кремния между нитрированным пористым кремнием и пластиной кремния снижает дефектность в структурах и величину заряда на границе раздела кремний - пористый кремний, обусловливая улучшение параметров структур за счет снижения механических напряжений.
Технология способа состоит в следующем: на пластине кремния p типа проводимости с ориентацией (100) и удельным сопротивлением (3-5) Ом·см формируют слой пористого кремния толщиной 280-300 нм анодным окислением в электрохимической ячейке с 5 вес.% HF и плотностью тока 0,5 мА/см2. Затем проводят азотирование пластин с пористым кремнием при температуре 1000°С в диффузионной печи в среде аммиака, окисление пластин с пористым кремнием осуществляется в парах воды при 850°С в течение 1-2 час. Азотирование в среде аммиака ведет к образованию слоя нитрида кремния после отжига при температуре 1200°С и давлении (9-10)·106 Па. После наращивают эпитаксиальный слой кремния и в нем формируют активные области полупроводникового прибора по стандартной технологии.
По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты обработки представлены в таблице 1.
| Таблица | |||
| Параметры п\п структур, изготовленных по стандартной технологии | Параметры п\п структур, изготовленных по предлагаемой технологии | ||
| подвижность, см2/В·с | плотность дефектов, см-2 | подвижность, см2/В·с | плотность дефектов см-2 |
| 476 | 5·105 | 650 | 3,4·103 |
| 451 | 8·105 | 625 | 5,7·103 |
| 459 | 7·105 | 631 | 4,3·103 |
| 532 | 2·105 | 678 | 1,2·103 |
| 521 | 2,5·105 | 697 | 1,6·103 |
| 570 | 1·105 | 750 | 1,1·103 |
| 464 | 6·105 | 621 | 3,5·103 |
| 497 | 3,5·105 | 684 | 1,9·103 |
| 448 | 8,5·105 | 615 | 5,8·103 |
| 490 | 4·105 | 673 | 2,4·103 |
| 473 | 5,2·105 | 648 | 3,6·103 |
| 545 | 1,7·105 | 706 | 1,1·103 |
| 503 | 3·105 | 682 | 1,8·103 |
Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 22,8%.
Технический результат: снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличения процента выхода годных приборов.
Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.
Предложенный способ изготовления полупроводниковой структуры путем формирования оксинитридного пористого кремния азотированием пластин с пористым кремнием при температуре 1000°С в диффузионной печи в среде аммиака в течение 1-2 часа с последующим отжигом при температуре 1200°С в атмосфере аммиака при давлении (9-10)·106 Па позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.
Способ изготовления полупроводниковой структуры, включающий кремниевую пластину, отличающийся тем, что после формирования пористого слоя кремния на кремниевой пластине проводят азотирование слоя пористого кремния в среде аммиака при температуре 1000°С в течение 1-2 ч с последующим отжигом при температуре 1200°С в атмосфере аммиака при давлении (9-10)·106 Па.
