Способ изготовления кремниевых структур

 

Использование: изобретение может быть использовано при производстве кремниевых высоковольтных приборов и микросхем. Сущность: формируют активные и пассивные элементы структуры, проводят высокотемпературную обработку при температуре 1000 - 1250°С, затем проводят низкотемпературную обработку в два этапа: температуру первого этапа задают равной 800 - 950°С и проводят обработку в течение времени 30 - 90 мин, температуру второго этапа задают равной 500 - 750°С и проводят обработку в течение времени 100 - 200 мин, при этом разница между температурами первого и второго этапов составляет не менее 150°С. 1 табл.

Изобретение может быть использовано при изготовлении кремниевых высоковольтных полупроводниковых приборов и микросхем.

Известен способ изготовления полупроводниковых приборов [1], включающий температурную обработку полупроводниковых пластин кремния в два этапа: первая температурная обработка при температуре от 1050 до 1300^оС и вторая низкотемпературная обработка при температуре от 850 до 1050^оС.

Недостатком данного способа является то, что этот способ неэффективен для высоковольтных кремниевых приборов, у которых удельное сопротивление областей используемого кремния больше 8 Ом˙см для n-типа и больше 15 Ом˙см для р-типа. Это не позволяет использовать известный способ для изготовления полупроводниковых приборов, работающих при напряжении 120 В и более.

Указанный недостаток устранен в наиболее близком техническом решении, которым является способ изготовления кремниевых высоковольтных полупроводниковых приборов [2] , включающий формирование активных и пассивных элементов структуры, проведение высокотемпературной обработки при температуре 1000-1250^оС и низкотемпературной обработки при температуре не выше 950^оС.

Недостатком данного способа является низкая производительность труда из-за большой длительности низкотемпературной обработки.

Другим недостатком является сложность получения контролируемого соотношения пробивного напряжения коллектор-эмиттер и коэффициента усиления h_21э для n-p-n-транзистора, изготовленного методом двойной диффузии, на котором основана кремниевая планарная технология, так как большое время низкотемпературной обработки приводит к значительному перераспределению примеси эмиттера n-p-n-транзистора.

Целью изобретения является повышение производительности способа за счет сокращения времени обработки без снижения эффективности геттерирования.

Цель достигается тем, что в способе изготовления кремниевых структур, включающем формирование активных и пассивных элементов структуры, проведение высокотемпературной обработки при температуре 1000-1250^оС и низкотемпературной обработки при температуре не выше 950^оС, низкотемпературную обработку проводят в два этапа, при этом температуру первого этапа задают равной 800-950^оС и проводят обработку в течение 30-90 мин, температуру второго этапа задают равной 500-750^оС и проводят обработку в течение 100-200 мин, при этом разница между температурой первого и второго этапов составляет не менее 150^оС.

Способ использовался при изготовлении планарных высоковольтных приборов серии 1109.

На исходной кремниевой подложке, ориентированной в плоскости (100) и легированной фосфором до концентрации 2,5˙ 10¹⁴ см^-3 (КЭФ 20), стандартными методами формируют разделительные канавки, скрытый слой, легированный мышьяком. После создания диэлектрической пленки проводят осаждение опорного слоя поликристаллического кремния при температуре 1220^оС в течение 4 ч. Стандартными методами проводится вскрытие монокристаллического кремния для получения карманов n-типа проводимости. В полученных карманах монокристаллического кремния стандартными технологическими методами формируются высоковольтные n-p-n- и p-n-p-транзисторы с пробивными напряжениями коллектор-эмиттер до 185 В. Формирование базы и эмиттера n-p-n-транзистора проводится при температуре 1150 и 1060^оС (высокотемпературная обработка) соответственно, при этом формирование эмиттера p-n-p-транзистора проводится одновременно с формированием базы транзистора n-p-n. Поверхностное сопротивление базы n-p-n-транзистора и эмиттера p-n-p-транзистора составляет 100 Ом/□ .

Полученные структуры с n-p-n- и p-n-p-транзисторами подвергают низкотемпературной обработке в два этапа согласно таблице, при этом проведение двух этапов осуществляется в одном диффузионном канале, загрузка пластин проводится при более высокой температуре, а выгрузка - при более низкой.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЕМНИЕВЫХ СТРУКТУР, включающий формирование активных и пассивных элементов структуры, проведение высокотемпературной обработки при 1000 - 1250^oС и низкотемпературной обработки при температуре не выше 950^oС, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности способа за счет сокращения времени обработки без снижения эффективности геттерирования, низкотемпературную обработку проводят в два этапа, при этом температуру первого этапа задают равной 800 - 950^oС и проводят обработку в течение 30 - 90 мин, температуру второго этапа задают равной 500 - 750^oС и проводят обработку в течение 100 - 200 мин, при этом разница между температурой первого и второго этапов составляет не менее 150^oС.