Способ диффузии фосфора из твердого планарного источника

Авторы патента:

H01L21/225 - диффузия из твердой фазы в твердую фазу или обратно, например легирование оксидного слоя

Владельцы патента RU 2359355:

ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (ДГТУ) (RU)

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов, в частности может быть использовано для глубокой диффузии фосфора при формировании диффузионных кремниевых структур. Способ диффузии фосфора из твердого планарного источника включает формирование диффузионных кремниевых структур с использованием твердого планарного источника фосфора (ТПДФ). Процесс проводят при температуре 1000°С на этапе загонки при следующем соотношении компонентов: О₂=37,8±0,5 л/ч; N₂=740 л/ч; Н₂=7,5 л/ч, и времени, равном 60 минут; на этапе разгонки процесс проводят при температуре 1150°С при следующем расходе газов: О₂=37,8±0,5 л/ч; N₂=740 л/ч. и времени разгонки, равном 160 часов. Техническим результатом изобретения является уменьшение температуры и времени проведения процесса, обеспечение точного регулирования глубины диффузионного слоя, получение глубины 160±20 мкм и повышение процента выхода годных изделий.

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых приборов и мощных кремниевых транзисторов, в частности глубокой диффузии фосфора, для формирования диффузионных кремниевых структур.

Известны способы диффузии фосфора из жидких источников: оксихлорид фосфора (POCL₃) и трихлорид фосфора (PCL₃), при которых глубина диффузии фосфора незначительна при длительностях процесса 160 часов.

Недостатком этих способов являются высокие температуры, свыше 1300°С (на этапе разгонки), и длительные временные режимы, при которых нарушается поверхность пластин, не обеспечивается точное регулирование глубины диффузии, появляются различные примеси, влияющие на качество процесса [1].

Целью изобретения является уменьшение температуры и времени проведения процесса, обеспечение точного регулирования глубины диффузионного слоя и повышение процента выхода годных изделий.

Поставленная цель достигается проведением процесса с использованием твердого планарного источника фосфора (ТПДФ), при следующем соотношении компонентов: N₂ - 740 л/ч, O₂ - 37,8±0,5 л/ч, H₂ - 7,5 л/ч, при температуре процесса 1000°С на этапе загонки, при расходах кислорода O₂=37,8±0,5 л/ч и азота N₂=740 л/ч, при температуре Т=1150°С на этапе разгонки фосфора.

Сущность способа заключается в том, что на поверхности кремниевой подложки образуется слой фосфоросиликатного стекла при температуре 1000°С, за счет реакций между твердым планарным источником фосфора с кислородом и азотом, далее проводят процесс разгонки в карбидкремниевой трубе при температуре 1150°С, при расходах: кислорода O₂=37,8±0,5 л/ч и азота N₂=740 л/ч. Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления на установке FPP-5000 и определение глубины диффузионного слоя методом косого шлифа [1]. Поверхностное сопротивление для диффузионных кремниевых структур должно быть равным R_S=0,6 Ом/см.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами:

ПРИМЕР 1: Процесс проводят в однозонных диффузионных печах на установке СДОМ-3/100 с применением карбидкремниевой трубы. Кремниевые структуры размещаются на карбидкремниевых лодочках с соблюдением расстояния между структурами вместе с экранными и контрольными пластинами. Диффузионные кремниевые структуры предварительно нагревают до температуры 850°С, затем процесс проводят при следующем расходе газов: на этапе загонки - O₂=37,8±0,5 л/ч; N₂=740 л/ч; H₂=7,5 л/ч, и с твердого планарного источника (ТПИ), время загонки фосфора 20 минут при температуре 900°С, R_S=0,2±0,1 Ом/см; а на этапе разгонки процесс проводят при температуре 1000°С, при расходах газов: О₂=37,8±0,5 л/ч; N₂=740 л/ч, и времени разгонки 120 часов.

Контроль проводят на установке FPP-5000 и глубину диффузионного шлифа определяют методом косого шлифа:

- поверхностное сопротивление R_S=0,13±0,05 Ом/см;

- глубина диффузии x_J=108 мкм.

ПРИМЕР 2: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Процесс проводят при следующем расходе газов на этапе загонки: O₂=37,8±0,5 л/ч; N₂=740 л/ч; H₂=7,5 л/ч, и с твердого планарного источника (ТПДФ-100), времени загонки фосфора - 30 минут при температуре 925°С, поверхностное сопротивление R_S=0,3±0,1 Ом/см.

На этапе разгонки фосфора процесс проводят при температуре Т=1050°С, при расходах газов: O₂=37,8±0,5 л/ч; N₂=740 л/ч, и времени разгонки 130 часов.

Контроль проводят на установке FPP-5000 и глубину диффузионного шлифа определяют методом косого шлифа:

- поверхностное сопротивление R_S=0,105±0,05 Ом/см;

- глубина диффузии x_J=113 мкм.

ПРИМЕР 3: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Процесс проводят при следующем расходе газов на этапе загонки: O₂=37,8±0,5 л/ч; N₂=740 л/ч; Н₂=7,5 л/ч, и с твердого планарного источника (ТПДФ-100). Время загонки фосфора 40 минут при температуре 950°С, поверхностное сопротивления R_S=0,41±0,1 Ом/см.

На этапе разгонки фосфора процесс проводят при температуре 1080°С при расходах газов: O₂=37,8±0,5 л/ч; N₂=740 л/ч, и времени разгонки 140 часов.

Контроль проводят на установке FPP-5000, а глубину диффузионного шлифа определяют методом косого шлифа:

- поверхностное сопротивление R_S=0,18±0,05 Ом/см;

- глубина диффузии - 126 мкм.

ПРИМЕР 4: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Процесс проводят при следующем расходе газов на этапе загонки стадии: O₂=37,8±0,5 л/ч; N₂=740 л/ч; H₂=7,5 л/ч, и с твердого планарного источника (ТПДФ-100). Время загонки фосфора 50 минут при температуре 980°С, поверхностное сопротивления R_S=0,48±0,1 Ом/см.

На этапе разгонки фосфора процесс проводят при температуре 1100°С при расходах газов: O₂=37,8±0,5 л/ч; N₂=740 л/ч, и времени разгонки 150 часов.

Контроль проводят на установке FPP-5000 и глубину диффузионного шлифа определяют методом косого шлифа:

- поверхностное сопротивление R_S=0,20±0,05 Ом/см;

- глубина диффузии - 135 мкм.

ПРИМЕР 5: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Процесс проводят при следующем расходе газов на этапе загонки: O₂=37,8±0,5 л/ч; N₂=740 л/ч; H₂=7,5 л/ч, и с твердого планарного источника (ТПДФ-100). Время загонки фосфора 60 минут при температуре 1000°С, поверхностное сопротивления R_S=0,6±0,1 Ом/см.

На этапе разгонки фосфора процесс проводят при температуре 1150°С при расходах газов: О₂=37,8±0,5 л/ч; N₃=740 л/ч, и времени разгонки 160 часов.

Контроль проводят на установке FPP-5000 и глубину диффузионного шлифа определяют методом косого шлифа:

- поверхностное сопротивление R_S=0,25±0,05 Ом/см;

- глубина диффузии - 155 мкм.

Оптимальное расстояние между твердым планарным источником и кремниевыми структурами равна 4 мм.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет проводить процесс разгонки при температуре 1150°С, при этом не нарушается поверхность пластин, практически отсутствуют примеси, обеспечивается точное регулирование глубины диффузионного слоя и получение глубины 160±20 мкм за 160 часов.

Способ диффузии фосфора из твердого планарного источника, включающий формирование диффузионных кремниевых структур с использованием твердого планарного источника фосфора (ТПДФ), отличающийся тем, что процесс проводят при температуре 1000°С на этапе загонки при следующем соотношении компонентов: O₂=37,8±0,5 л/ч; N₂=740 л/ч; H₂=7,5 л/ч и времени, равном 60 мин; на этапе разгонки процесс проводят при температуре 1150°С при следующем расходе газов: О₂=37,8±0,5 л/ч; N₂=740 л/ч и времени разгонки, равном 160 ч.

Изобретение относится к области проводящих полимеров, в частности полианилина, и может быть использовано для получения высокопроводящих полианилиновых слоев, волокон, проводящих элементов и устройств на их основе.

Способ изготовления p-n-перехода, легированного элементами или изотопами с аномально высоким сечением поглощения нейтронов // 2156009

Диффузант для легирования полупроводников типа a3b5 // 2050031

Установка легирования полупроводников в коронном разряде // 2017264

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

Способ диффузии фосфора из твердого источника при изготовлении полупроводниковых приборов // 1829758

Изобретение относится к электронной технике, в частности к способам диффузии фосфора при изготовлении силовых полупроводниковых приборов. .

Способ изготовления кремниевых p+-p- -структур // 1829757

Способ изготовления импульсных эпитаксиально-диффузионных кремниевых диодов // 1817866

Способ изготовления твердых планарных источников диффузии фосфора на основе пирофосфата кремния // 1780457

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, в частности к твердым планарным источникам фосфора (ТПДФ) на основе пирофосфата кремния, которые применяются для создания эмиттерных областей биполярных транзисторов, сток-истоковых областей МДП-транзисторов, подлегирования контактных окон, стабилизации окисленной поверхности кремния и других задачах диффузии в кремниевых пластинах диаметром 75 мм при температурах диффузии до 1050оС.

Пленкообразующий раствор // 1753886

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для формирования диффузионных источников сурьмы на кремнии при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Способ изготовления полупроводниковых структур с температурной компенсацией // 1635817

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в технологии интегральных схем и дискретных полупроводниковых приборов. .

Способ диффузии бора // 2361316

Изобретение относится к технологии получения силовых кремниевых транзисторов, в частности для формирования активной базовой области

Способ диффузии фосфора из фосфорно-силикатных пленок // 2371807

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых приборов и интегральных схем (ИС), в частности к способам диффузии фосфора

Способ нанесения борных и фосфорных легирующих композиций для изготовления солнечных фотоэлектрических элементов (сфэ) // 2444810

Изобретение относится к технологии изготовления оптоэлектронных приборов, в частности солнечных фотоэлектрических элементов (СФЭ)

Диффузия фосфора из нитрида фосфора (p2n5) // 2524140

Изобретение относится к технологии получения мощных кремниевых транзисторов, в частности к способам получения фосфоросиликатного стекла для формирования p-n-переходов. Изобретение обеспечивает получение равномерного значения поверхностной концентрации по всей поверхности кремниевой пластины и уменьшение длительности процесса. Способ диффузии фосфора включает образование фосфоросиликатного стекла на поверхности кремниевой пластины. В качестве источника диффузанта используют нитрид фосфора. Процесс проводят при расходе газов: O2=70 л/ч, азот N2=700 л/ч, при температуре 1020°C и времени проведения процесса 30 минут. Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (RS). Поверхностное сопротивление равно RS=155±5 Ом/см.

Способ формирования p-области // 2534386

Изобретение относится к технологии проведения диффузии галлия для формирования р-области при изготовлении полупроводниковых приборов. Изобретение обеспечивает уменьшение разброса значений поверхностной концентрации и получение равномерного легирования по всей поверхности подложек. В способе формирования р-области в качестве источника диффузанта используют окись галлия (Ga2O3) в виде порошка. Процесс проводят в два этапа: 1 - загонка галлия и 2 - разгонка галлия в одной трубе. Загонку и разгонку проводят при температуре процесса 1220°С, время загонки равно 30 минут, а время разгонки - 130 минут. Поверхностное сопротивление на этапе загонки 320±10 Ом/см, а на этапе разгонки 220±10 Ом/см.

Способ формирования эмиттерной области транзистора // 2542591

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов и, в частности, может быть использовано для глубокой диффузии фосфора при формировании диффузионных кремниевых структур. Способ диффузии фосфора из твердого планарного источника включает формирование диффузионных кремниевых структур с использованием твердого планарного источника фосфора. Процесс проводят при температуре 900°C на этапе загонки при следующем соотношении компонентов: O2=40±0,5 л/ч; N2=750 л/ч; H2=8 л/ч, и времени, равном 40 минут, на этапе разгонки процесс проводят при температуре 1000°C при следующем расходе газов: O2=40±0,5 л/ч; N2=750 л/ч, и времени разгонки, равном 75 часов. Техническим результатом изобретения является уменьшение температуры и времени проведения процесса, обеспечение точного регулирования глубины диффузионного слоя, получение глубины 180±10 мкм и повышение процента выхода годных изделий.

Способ получения истоковой области силового транзистора // 2567405

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов и мощных кремниевых транзисторов, в частности к способу формирования истоковой области силового транзистора. Техническим результатом изобретения является оптимизация процесса формирования истоковой области кремниевой транзисторной структуры, уменьшение температуры и времени проведения процесса, обеспечение точного регулирования глубины легируемого слоя и повышение процента выхода годных изделий. В способе формирования истоковой области силового транзистора диффузию проводят с использованием твердого планарного источника фосфора на этапе загонки фосфора при температуре T 1125°C и времени 40 мин при следующем соотношении компонентов: O2 40±0,5 л/ч, N2 750 л/ч, H2 8 л/ч, и на этапе разгонки фосфора при температуре 1250°C при расходах кислорода O2 40±0,5 л/ч и азота N2 750 л/ч и времени 72 ч.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2580181

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления биполярных транзисторов с пониженными токами утечек. Изобретение обеспечивает снижение значений токов утечек, повышение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение надежности и увеличение процента выхода годных. В способе изготовления полупроводникового прибора базовую область создают путем диффузии бора из анодных оксидных пленок в кремнии при температуре 1473 К в течение 90 мин в потоке азота 1,2·10-2 л/с. 1 табл.

Способ формирования затворной области силового транзистора // 2594652

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов, в частности к способу формирования затворной области силового транзистора, включающему диффузию бора из твердого планарного источника. Сущность способа заключается в том, что формируют диффузионную кремниевую структуру с использованием твердого планарного источника бора, процесс проводят на этапе загонки при температуре 900°C при соотношении компонентов О2=70±0,5 л/ч, N2=950 л/ч, H2=10 л/ч и времени, равном 6 минут, и на этапе разгонки при температуре 1250°C при расходах газов О2=70±0,5 л/ч и N2=950 л/ч и времени разгонки, равном 4 часа. Изобретение обеспечивает уменьшение температуры и времени проведения процесса получения затворной области силового транзистора, точное регулирование глубины диффузионного слоя и получение глубины слоя 7 мкм.

Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности inp // 2632261

Изобретение относится к области синтеза тонких пленок на поверхности InP и может быть применено в технологии создания твердотельных элементов газовых сенсоров на такие газы, как аммиак и угарный газ. Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности InP включает обработку концентрированной плавиковой кислотой в течение 10 минут, промывку пластины дистиллированной водой, высушку на воздухе. Окисление пластины InP в горизонтальном кварцевом реакторе в качестве крышки на расстоянии 10 мм от композиции, состоящей из тщательно перемешанных между собой порошков активного оксида V2O5 и инертного компонента Y2O3, помещенной в кварцевый контейнер. Окисление проводят при температуре 550°С при скорости потока кислорода 30 л/ч, в течение десяти минутного интервала. Изобретение обеспечивает создание на поверхности InP тонких пленок, содержащих заданное количество легирующего компонента - до 3%. 1 ил., 1 табл.