Установка легирования полупроводников в коронном разряде

 

Использование: изобретение может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Сущность изобретения: установка содержит негерметичную камеру, один из электродов выполнен в виде тонкой проволоки или заостренной проволоки, а нагревательная система расположена по периметру камеры. 1 ил.

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

Известны установки легирования полупроводников - диффузионные электропечи, содержащие трубчатую электропечь сопротивления с тремя самостоятельно управляемыми секциями нагревателя и прецизионной системы автоматического управления температурным полем и программатор (см. дЕМ 3 017 031 ТО. Электропечь диффузионная однозонная СДО-125/3-15,0. Техническое описание и инструкция по эксплуатации).

Недостатками этих установок являются частые отказы нагревательных элементов, плохая совместимость с оборудованием для проведения остальных процессов в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, в связи с этим затруднена высокоэффективная автоматизация и интеграция всего технологического процесса.

Известны также установки легирования полупроводников ионной имплантации, содержащие инжекторное устройство, включающее источник ионов для формирования ионных пучков из атомов или молекул примеси, которые необходимо внедрить в полупроводник, вытягивающую систему - экстрактор, масс-сепаратор, систему ускорения, а также систему формирования и сканирования, системы управления, электропитания, вакуумной откачки и приемного устройства (Симонов В. В. , Корнилов Л. А., Шашелев А. В., Шокин Е. В. Оборудование ионной имплантации. М.: Радио и связь", 1988).

Недостатками этих установок легирования полупроводников является сложность, громоздкость, а, следовательно, их высокая стоимость, радиационноопасность, повышенная опасность из-за высокого напряжения и токсичности веществ, для ремонта и эксплуатации требуются высококвалифицированные специалисты.

Наиболее близка по технической сущности к изобретению - установка легирования полупроводников, содержащая герметичную камеру, откачивающую систему и одну или более трубок, два плоских поляризационных электрода, нагревательную систему, расположенную у анодного электрода [1].

Недостатком такой установки легирования полупроводников является невозможность введения примеси на большие глубины.

Цель изобретения - улучшение качества легирования.

Поставленная цель достигается тем, что, в предлагаемой установке легирования полупроводников камера выполнена негерметичной, один из электродов выполнен в виде тонкой проволоки или заостренной проволоки с очень малым радиусом кривизны, а нагревательная система расположена по периметру камеры.

Принципиальное отличие предлагаемой установки легирования полупроводников от известной - в различии создаваемых и протекающих в установках физических явлений переноса примеси.

В известной установке легирования полупроводников процесс и работа происходят в следующей последовательности. С помощью откачивающей системы через одну или несколько трубок в камере создается вакуум 10^-7 Торр, затем подается водород под давлением 10^-1-10^-2 Торр и нагрев до 500^оС. Для возбуждения водорода и создания электролюминесцентного разряда и плазмы водорода в установке имеются два плоских поляризационных электрода. У анодного электрода, на котором размещается легируемый полупроводник, расположена нагревательная система. При приложении напряжения постоянного тока величиной 2 кВ к плоским поляризационным электродам водорода в камере под действием электролюминесцентного разряда создается плазма, которая состоит из нейтрального водород, ионов водорода и электронов. Взаимодействие плазмы с полупроводником приводит к его легированию.

В предлагаемой установке легирования полупроводников процесс и работа происходят в следующей последовательности. При приложении напряжения постоянного тока к плоскому электроду, на котором расположен полупроводник с нанесенной примесью, и к электроду, выполненному в виде тонкой проволоки или заостренной проволоки с очень малым радиусом кривизны до возникновения зажигания коронного разряда и нагрева происходит поляризация примеси, нанесенной на полупроводник, и создаются ионы примеси, которые мигрируют к материалу полупроводника и проникают в него.

На чертеже показана установка легирования полупроводников.

Установка легирования полупроводников содержит негерметичную камеру 1, плоский электрод 2, на котором располагается полупроводник с нанесенной на поверхность примесью 3, электрод, выполненный в виде тонкой проволоки или заостренной проволоки 4 с очень малым радиусом кривизны и расположенный по периметру камеры нагревательную системы 5.

При приложении постоянного напряжения между плоским электродом 2 и электродом, выполненным в виде тонкой проволоки или заостренной проволоки 4, до зажигания коронного разряда и нагрева происходит поляризация примеси, нанесенной на поверхность полупроводника, и создаются ионы примеси, которые мигрируют к материалу проводника и проникают в него. Величина напряжения, время выдержки и температура нагрева зависят от типа, вида легирующей примеси и необходимой глубины p-n-перехода. После необходимой выдержки отключают напряжение и нагрев.

Формула изобретения

УСТАНОВКА ЛЕГИРОВАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ В КОРОННОМ РАЗРЯДЕ, содержащая камеру, два электрода, нагревательную систему, отличающаяся тем, что камера выполнена негерметичной, один из электродов выполнен в виде тонкой или заостренной проволоки, а нагревательная система расположена по периметру камеры.

РИСУНКИ

Рисунок 1