Способ повышения радиационной стойкости полупроводниковых приборов

Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Технический результат изобретения - снижение токов утечек, повышение подвижности носителей в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных. Сущность изобретения: полупроводниковые структуры после формирования эпитаксиальной пленки и изолирующего слоя диоксида кремния на поверхности полупроводниковой подложки подвергают их обработке γ-квантами в интервале доз 10⁵÷10⁶ рад в диапазоне температур 350÷450°С. 1 табл.

 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления радиационно-стойких приборов.

Известен способ повышения радиационной стойкости полупроводниковых приборов [1] путем формирования в полупроводниковой n-подложке областей p⁺ проводимости, внутри которых создают области n⁺-типа. Полупроводниковые приборы, изготовленные таким способом, имеют значительные по площади области, которые ухудшают электрические характеристики и параметры полупроводниковых приборов.

Известен способ повышения радиационной стойкости полупроводниковых приборов [2] путем формирования скрытого изолирующего слоя диоксида кремния обработкой ионами кислорода O⁺ полупроводниковой подложки с эпитаксиальным слоем кремния.

Недостатками этого способа являются:

- плохая технологическая воспроизводимость;

- нарушение поверхности эпитаксиального слоя и ухудшение статических параметров приборов;

- появление избыточных токов утечки.

Целью изобретения является повышение радиационной стойкости в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе производства полупроводниковых приборов, после формирования эпитаксиальной кремниевой полупроводниковой пленки и создания скрытого и изолирующего слоя диоксида кремния на подложке, они подвергаются облучению γ-квантами в интервале доз 10⁵-10⁶ рад и диапазоне температур 350-450°С.

При облучении γ-квантами снижаются токи утечки, обусловленные наличием дефектов и дефектно-примесных комплексов в эпитаксиальной пленке кремния вблизи границы раздела кремний - диоксид кремния, за счет перекомпенсации заряда на границе раздела кремний - диоксид кремния и снижение числа оборванных связей и генерационно-рекомбинационных процессов в эпитаксиальном слое кремния.

Отличительными признаками способа являются облучение γ-квантами и температурный режим процесса.

Технология способа заключается в следующем: после формирования эпитаксиальной кремниевой полупроводниковой пленки на подложке и создания скрытого изолирующего слоя диоксида кремния они подвергаются облучения γ-квантами в интервале доз 10⁵-10⁶ рад и диапазоне температур 350-450°С. Далее создают полупроводниковые приборы по стандартной технологии.

По предлагаемому способу были обработаны изготовленные по принятой технологии полупроводниковые структуры. Результаты обработки представлены в таблице 1.

Таблица 1.
Параметры п/п структур до обработки	Параметры п/п структур после обработки
Ток утечки I ут. 1013А	Плотность дефектов см2	Подвижность см2(В·с)	Ток утечки I ут. 1013А	Плотность дефектов см2	Подвижность см2 (В·с)
12,8	9,5·106	450	1,8	4,8·105	645
4,5	0,8·106	634	0,5	0,4·105	824
12,4	8,7·106	495	1,4	4,3·105	690
10,2	6,2·106	539	0,85	3,1·105	738
8,1	4,7·106	567	0,74	2,5·105	762
7,6	4,4·106	581	0,68	2,1·105	776
11,7	9,1·106	513	1,2	4,5·105	701
9,3	5,8·106	546	0,93	3,2·105	740
5,1	1,2·106	620	0,54	0,5·105	803
6,9	3,3·106	592	0,61	1,5·105	784
8,8	5,6·106	557	0,79	2,3·105	749
5,7	2,4·106	606	0,56	1,1·105	801
4,9	0,9·106	624	0,52	0,4·105	815
10,8	8,1·106	531	0,9	3,8·105	727
6,3	2,8·106	598	0,57	1,3·105	782

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 17%.

Из анализа полученных данных следует, что способ позволяет, используя разработанную технологию, включающую обработку полупроводниковых структур, после формирования эпитаксиальной кремниевой полупроводниковой пленки на подложке и создания скрытого изолирующего слоя диоксида кремния γ-квантами в интервале доз 10⁵-10⁶ рад и диапазоне температур 350-450°С:

- снизить избыточные токи утечки;

- повысить подвижность носителей;

- обеспечить технологичность и легкую встраиваемость в стандартный технологический процесс изготовления полупроводникового прибора;

- улучшить параметры полупроводниковых приборов;

- повысить процент выхода годных.

Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем обработки полупроводниковых структур после формирования эпитаксиальной кремниевой полупроводниковой пленки на подложке и создания скрытого изолирующего слоя диоксида кремния γ-квантами в интервале доз 10⁵-10⁶ рад и диапазоне температур 350-450°С позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.

Источники информации

1. Заявка 2128474 Япония, МКИ H01L 29/784.

2. Заявка 2667442 Франция, МКИ H01L 23/552.

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий формирование тонкой эпитаксиальной кремниевой полупроводниковой пленки и скрытого изолирующего слоя диоксида кремния на поверхности полупроводниковой подложки, отличающийся тем, что полупроводниковые структуры после формирования эпитаксиальной пленки и изолирующего слоя диоксида кремния на поверхности полупроводниковой подложки подвергаются облучению γ-квантами в интервале доз 10⁵-10⁶ рад и диапазоне температур 350-450°С.