Способ защиты полупроводниковых приборов

 

(19)SU(11)1132732(13)A1(51)  МПК ⁶    _H01L21/314(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯк авторскому свидетельствуСтатус: по данным на 10.01.2013 - прекратил действиеПошлина:

(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии полупроводниковых приборов, при изготовлении которых неизбежен или необходим нагрев на завершающей стадии производства, например, при высокотемпературной герметизации (заварке) стеклом, напайке и др. Известны способы защиты полупроводниковых приборов формированием пассивирующих слоев двуокиси кремния и пятиокиси фосфора с последующим получением общего стеклянного слоя при нагревании; формированием слоев термической двуокиси кремния. Недостатком этих способов защиты является недостаточные эффективность и надежность, особенно в случаях, когда технология изготовления не позволяет избежать воздействия щелочных металлов и, в частности, ионов натрия, которые приводят к образованию положительного заряда на границе раздела диэлектрик-полупроводник, что в дальнейшем приводит к ухудшению параметров изготавливаемых приборов. Наиболее близким техническим решением к настоящему изобретению является способ защиты полупровониковых приборов, содержащий нанесение слоев фосфорно-силикатного стекла и поли- кристаллического кремния, который заключается в формировании двух и более слоев поликристаллического кремния на кремниевой подложке. Недостатком этого способа защиты также являются ненадежность и низкая эффективность при значительном воздействии на приборы ионов щелочных металлов, например, на операции выращивания твердых выводов в щелочных электролитах, при высокотемпературном разогреве на операции герметизации, когда резко повышается интенсивность испускания ионов натрия деталями корпуса прибора. В результате указанных воздействий значительно увеличиваются токи утечки и снижается пробивное напряжение приборов. Цель настоящего изобретения повышение надежности и эффективности защиты от ионов щелочных металлов. Поставленная цель достигается тем, что в способе защиты полупроводниковых приборов, содержащем нанесение слоев фосфорно-силикатного стекла и поликрис- таллического кремния, после нанесения поликристаллического кремния структуру подвергают термообработке в окислительной среде, содержащей пары фосфора, затем наносят второй слой поликристаллического кремния, который уплотняют термообработкой в окислительной среде, а также тем, что термообработку слоев поликристаллического кремния ведут при температуре 1273-1373 К, а содержание паров фосфора в окислительной среде составляет 0,1-0,2% Уплотненные в результате термообработки защитные слои очень эффективно геттерируют положительно заряженные ионы щелочных металлов из основного окисла, а также надежно защищают поверхность прибора от проникновения указанных ионов извне, т.е. ионы активно оседают и удерживаются на границе между первым и вторым слоями поликристаллического кремния, что не достигается при защите известным способом. Предлагаемым способом проводилась защита высоковольтных импульсных диодов и стабилитронов. П р и м е р. После операции создания активных полупроводниковых элементов и пассивации поверхности окисла фосфорно-силикатным стеклом напыляют электронно-лучевым способом пленку поликристаллического кремния толщиной 0,2-0,3 мкм. Затем подвергают ее термообработке в печи в течение 1 ч при 1100^оС в кислородной атмосфере, содержащей пары фосфора, полученные в результате разложения треххлористого фосфора РСl₃, причем последние 30 мин термообработка проводилась без активной подачи паров фосфора. В результате этой операции происходит насыщение поликремния фосфором и уплотнение его за счет окисления. Затем наносят второй слой поликристаллического кремния толщиной 0,2-0,3 мкм и подвергают термообработке при 1050^оС в кислородной среде в течение 30 мин. Проведенные эксперименты показали, что ни один из известных методов защиты, в том числе и способ, указанный в качестве прототипа, не обеспечивает нужного качества защиты при высокотемпературных воздействиях в присутствии ионов щелочных металлов. Предлагаемый способ получения защиты слоев, эффективно геттерирующих, а также удерживающих на своих границах ионы щелочных металлов, обеспечивает надежную защиту в режимах высоких температур и воздействии ионов щелочных металлов. В результате такой защиты уменьшаются токи утечки приборов, повышается пробивное напряжение, что ведет к повышению процента выхода годных приборов.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, содержащий нанесение слоев фосфорно-силикатного стекла и поликристаллического кремния, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и эффективности защиты от ионов щелочных металлов, после нанесения поликристаллического кремния структуру подвергают термообработке в окислительной среде, содержащей пары фосфора, затем наносят второй слой поликристаллического кремния, который уплотняют термообработкой в окислительной среде. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что термообработку слоем поликристаллического кремния ведут при температуре 1273 1373 К. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содержание паров фосфора в окислительной среде составляет 0,1 0,2