Способ первичного отжига для обработки карбид-кремниевой трубы

Авторы патента:

H01L21/22 - диффузия примесных материалов, например легирующих и электродных материалов, в полупроводниковую подложку или из нее или между полупроводниковыми областями; перераспределение примесей, например без введения или удаления добавочной легирующей примеси

Владельцы патента RU 2376675:

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ДГТУ) (RU)

Изобретение относится к технологии изготовления силовых кремниевых транзисторов и полупроводниковых приборов, в частности к способам обработки карбид-кремниевой трубы, применяемой для проведения высокотемпературных процессов в диффузионных печах. Сущность изобретения: способ первичного отжига карбид-кремниевой трубы включает двухстадийную обработку: на первой стадии температура - Т=400°С, расход азота - N₂ - 600 л/ч, время - τ=90 минут, подъем температуры - Т=1200°С, расход азота - N₂ - 600 л/ч, скорость подъема температуры - 5°С в минуту; на второй стадии температура - Т=1200°С, расход кислорода - О₂ - 600 л/ч, соляная кислота - НСl - 20 л/ч, время обработки - τ=8 часов, снижение температуры - Т=850°С, расход азота - N₂ - 600 л/ч, скорость снижения температуры - 3°С в минуту. По окончании обработку трубы проводят в растворе фтористоводородной кислоты и деионизованной воды в соотношении компонентов HF:Н₂О=1:10 при комнатной температуре в течение 10 минут, после чего проводят отмывку в деионизованной воде в течение 15-20 минут. Качество обработки определяется с помощью индикаторной бумаги. Изобретение позволяет удалять различные примеси и предотвратить образование дефектов на карбид-кремниевой трубе.

Известны способы обработки изделий из кремния: в травителе, в растворе и термический отжиг [1].

Основным недостатком этих способов является неполное удаление примесей и образование дефектов.

Техническим результатом изобретения является полное удаление различных примесей и удаление дефектов.

Технический результат достигается тем, что способ первичного отжига карбид-кремниевой трубы включает двухстадийную обработку:

1) стадия - I

Температура - Т=400°C, расход азота - N₂ - 600 л/ч, время - τ=90 мин. Подъем температуры - Т=1200°C, расход азота - N₂- 600 л/ч, скорость подъема температуры - 5°C в минуту;

2) стадия - II

Температура - Т=1200°C, расход кислорода - O₂ - 600 л/ч, соляная кислота - НСl - 20 л/ч, время обработки - τ=8 ч. Снижение температуры - Т=850°C, расход азота - N₂ - 600 л/ч, скорость снижения температуры - 3°C в минуту.

Сущность способа заключается в том, что карбид-кремниевую трубу подвергают обработке в печи в две стадии: 1) стадия - I. Температура - Т=400°C, расход азота - N₂ - 600 л/ч, время - τ=90 мин. Подъем температуры - Т=1200°C, расход азота - N₂ -600 л/ч, скорость подъема температуры - 5°C в минуту; 2) стадия - II. Температура - Т=1200°C, расход кислорода - О₂- 600 л/ч, соляная кислота - НСl - 20 л/ч, время обработки - τ=8 ч. Снижение температуры - Т=850°C, расход азота - N₂ - 600 л/ч, скорость снижения температуры - 3°C в минуту. На 1-й стадии происходит предварительный отжиг, при котором происходит удаление различных загрязнений, а во 2-й стадии - полное удаление примесей и дефектов.

По окончании предварительного отжига следует отключить канал с трубой и охладить трубу до комнатной температуры. Затем отсоединить карбид-кремниевую трубу и передать на обработку. Обработку трубы проводить в растворе фтористоводородной кислоты и деионизованной воды в соотношении компонентов

HF:H₂O=1:10.

Температура раствора комнатная. Время обработки равно 10 минут. После промыть трубу в деионизованной воде в течение 15÷20 минут.

Качество обработки определяется с помощью индикаторной бумаги, которую следует приложить к мокрой внутренней поверхности трубы. В случае покраснении индикаторной бумаги следует повторить обработку. После чего установить трубу в шкаф и выдержать при комнатной температуре не менее 12 часов.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что позволяет удалить различные примеси и предотвратить образование дефектов на карбид-кремниевой трубе.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами.

ПРИМЕР 1. Технологический процесс отжига проводят в однозонных диффузионных печах на установке типа СДОМ-3/100. Карбид-кремниевую трубу устанавливают в печь и подсоединяют к газовой системе. Первичный отжиг проводят по режимам:

1) стадия-I. Температура - Т=400°C, расход азота - N₂ - 700 л/ч, время - τ=90 мин. Подъем температуры - Т=1250°C, расход азота -N₂ - 700 л/ч, скорость подъема температуры - 5°C в минуту;

2) стадия - II. Температура - Т=1200°C, расход кислорода - O₂ - 700 л/ч, соляная кислота - НСl - 20 л/ч, время обработки - τ=8 ч. Снижение температуры - Т=850°C, расход азота - N₂ - 700 л/ч, скорость снижения температуры - 3°C в минуту.

По окончании предварительного отжига отключить канал с трубой, охладить трубу до комнатной температуры, отсоединить и передать на обработку в растворе фтористоводородной кислоты.

Обработку трубы проводить в растворе фтористоводородной кислоты и деионизованной воды в соотношении компонентов

HF:H₂O=1:30.

Температура раствора комнатная. Время обработки равно 30 минут. После чего проводят отмывку трубы в деионизованной воде в течение 15÷20 минут.

Качество обработки определяется с помощью индикаторной бумаги.

ПРИМЕР 2. Технологический процесс отжига проводят в однозонных диффузионных печах на установке типа СДОМ-3/100. Первичный отжиг проводят по режимам:

1) стадия - I. Температура - Т=400°C, расход азота - N₂ - 650 л/ч, время - τ=85 мин. Подъем температуры - Т=1200°C, расход азота - N₂ - 650 л/ч, скорость подъема температуры - 5°C в минуту;

2) стадия - II. Температура - Т=1200°C, расход кислорода - О₂- 650 л/ч, соляная кислота - НСl - 20 л/ч, время обработки - τ=8 ч. Снижение температуры - Т=850°C, расход азота - N₂- 650 л/ч, скорость снижения температуры - 3°C в минуту.

По окончании времени отжига в печи провести обработку трубы в растворе фтористоводородной кислоты и деионизованной воды в соотношении компонентов

HF:H₂O=1:20.

Температура раствора комнатная. Время обработки равно 20 минут. После чего проводят отмывку трубы в деионизованной воде в течение 15÷20 минут.

Качество обработки определяется с помощью индикаторной бумаги.

ПРИМЕР 3. Технологический процесс отжига проводят в однозонных диффузионных печах на установке типа СДОМ-3/100. Первичный отжиг проводят по режимам:

1) стадия - I. Температура - Т=400°C, расход азота - N₂- 600 л/ч, время - τ=90 мин. Подъем температуры - Т=1200°C, расход азота - N₂ - 600 л/ч, скорость подъема температуры - 5°C в минуту;

2) стадия - II. Температура - Т=1200°C, расход кислорода - O₂ - 600 л/ч, соляная кислота - НСl - 20 л/ч, время обработки - τ=8 ч. Снижение температуры - Т=850°C, расход азота - N₂ - 600 л/ч, скорость снижения температуры - 3°C в минуту.

По окончании времени отжига в печи провести обработку трубы в растворе фтористоводородной кислоты и деионизованной воды в соотношении компонентов:

HF:H₂O=1:10.

Температура раствора комнатная. Время обработки равно 10 минут. После чего проводят отмывку трубы в деионизованной воде в течение 15÷20 минут.

Качество обработки определяется с помощью индикаторной бумаги.

В результате обработки в соответствии с условиями проведения процесса в примере 3 обеспечивается полное удаление различных примесей и дефектов.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает полное удаление примесей и дефектов с карбид-кремниевой трубы.

Способ первичного отжига для обработки карбид-кремниевой трубы, включающий обработку карбид-кремниевой трубы перед проведением высокотемпературных процессов, проводимую в две стадии, отличающийся тем, что обработка проводится в две стадии, причем на стади I: температура Т=400°С, расход азота N₂ - 600 л/ч, время τ=90 мин, подъем температуры Т=1200°С, расход азота N₂ - 600 л/ч, скорость подъема температуры 5°С в минуту; а на стадии II: температура Т=1200°С, расход кислорода O₂ - 600 л/ч, соляная кислота НСl - 20 л/ч, время обработки τ=8 ч, снижение температуры Т=850°С, расход азота N₂ - 600 л/ч, скорость снижения температуры 3°С в минуту; по окончании обработка трубы проводится в растворе фтористоводородной кислоты (HF) и деионизованной воды (Н₂O) в соотношении 1:10, при комнатной температуре в течение 10 мин, далее отмывка в деионизованной воде 15÷20 мин, качество обработки определяется с помощью индикаторной бумаги.

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

Способ диффузии бора // 2361316

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

Способ диффузии фосфора из твердого планарного источника // 2359355

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов, в частности может быть использовано для глубокой диффузии фосфора при формировании диффузионных кремниевых структур.

Кассета для групповой диффузионной обработки кремниевых пластин // 2357319

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для удержания кремниевых пластин во время диффузионной термообработки при изготовлении полупроводниковых приборов.

Способ получения электропроводящего полианилинового слоя // 2315066

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 легирования кремния фосфором и выращивания оксида на кремнии в присутствии пара // 2262773

Способ изготовления упругого элемента микромеханического устройства // 2209487

Изобретение относится к приборостроению и может применяться для изготовления конструктивных элементов микромеханических приборов на кремниевых монокристаллических подложках, а именно упругих элементов микромеханических датчиков, например подвесов чувствительных маятниковых элементов интегральных акселерометров.

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

Способ изготовления полупроводникового светоизлучающего элемента // 2146842

Изобретение относится к полупроводниковой электронике и может быть использовано в производстве полупроводниковых лазерных диодов и светодиодов. .

Способ легирования твердого тела // 2102816

Кассета для групповой диффузионной обработки полупроводниковых пластин // 2408949

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для удержания полупроводниковых пластин во время диффузионной термообработки при изготовлении полупроводниковых приборов

Кассета диффузионной обработки полупроводниковых пластин // 2432637

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для удержания полупроводниковых пластин во время диффузионной обработки

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)

Способ диффузии бора в кремний // 2475883

Изобретение относится к технологии создания полупроводниковых приборов, в частности к области конструирования и производства мощных биполярных кремниевых СВЧ-транзисторов

Конструкция кварцевой ампулы для диффузии легирующих примесей в кремний (диффузии мышьяка) с встроенным приспособлением для управления скоростью последиффузионного охлаждения кремниевых р-п-структур // 2522786

Изобретение относится к области полупроводниковой микроэлектроники, в частности к технологии изготовления р-п-переходов в кремнии методом "закрытой трубы" - методом откачанной запаянной кварцевой ампулы. Кварцевая ампула для диффузии легирующих примесей в кремний методом закрытой трубы состоит из кварцевой колбы 3, в которую загружаются кремниевые пластины 1 и источник диффузии 2, кварцевой шлиф-пробки 4, служащей для герметизации ампулы со стороны загрузки ее кремниевыми пластинами 1 и источником диффузии 2, и кварцевого штенгеля 6, через который происходит вакуумирование ампулы с последующей отпайкой ампулы от вакуумной системы. Шлиф-пробка 4 выполнена в виде открытой полости 13, что позволяет извлеченную из диффузионной печи 8 после высокотемпературного диффузионного отжига кварцевую ампулу принудительно охлаждать определенным объемом холодной воды, заливая ее в полость 13 с помощью специального устройства 14, находящегося над ампулой. Изобретение обеспечивает управление и стабилизацию режима охлаждения кварцевой ампулы с кремниевыми планарными р-п-структурами непосредственно после высокотемпературного отжига. 6 ил., 1 табл.

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 диффузии бора для формирования р-области // 2524151

Изобретение относится к технологии изготовления кремниевых мощных транзисторов, в частности может быть использовано для формирования активной ρ-области. Техническим результатом изобретения является уменьшение разброса значений поверхностных концентраций и получение равномерного легирования по длине лодочек. В способе диффузии бора процесс проводят с применением газообразного источника - диборана (В2Н6) при температуре 960°С и времени 35 минут на этапе загонки, при следующем соотношении компонентов: азот N2=240 л/ч, кислород O2=120 л/ч и водород Н2=7,5 л/ч, а на этапе разгонки при температуре 1100°С и времени разгонки - 2 часа. 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 управления и стабилизации скорости последиффузионного (диффузия мышьяка) охлаждения низковольтных (~6в) кремниевых планарных структур прецизионных стабилитронов и устройство для его осуществления // 2538027

Изобретение относится к области полупроводниковой микроэлектроники, в частности к технологии изготовления р-n-переходов в кремнии методом "закрытой трубы" - методом откачанной запаянной кварцевой ампулы. При управлении и стабилизации скорости последиффузионного охлаждения низковольтных кремниевых р-n-структур ампулы с пластинами структур после высокотемпературного диффузионного отжига принудительно охлаждают потоком определенного количества воды, находящейся при определенной температуре. В этом случае достигается воспроизводимость количества легирующей примеси в диффузионном слое, находящейся в активном состоянии, что, в свою очередь, обеспечивает воспроизводимость значений напряжения пробоя низковольтных р-n-переходов и, соответственно, существенное увеличение выхода годных приборов. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Способ прецизионного легирования тонких пленок на поверхности арсенида галлия // 2538415

Изобретение относится к области синтеза тонких пленок на поверхности полупроводников AIIIBV и может быть применено в технологии создания твердотельных элементов газовых сенсоров. Технический результат изобретения заключается в создании на поверхности арсенида галлия тонкой оксидной пленки, содержащей прецизионно регулируемое количество легирующей примеси, с использованием простого оборудования экспрессным методом. В способе прецизионного легирования тонких пленок на поверхности арсенида галлия, включающем обработку поверхности пластины арсенида галлия концентрированной плавиковой кислотой в течение 10 минут, промывку пластины дистиллированной водой, сушку на воздухе, окисление пластины в присутствии активного хемостимулятора - оксида свинца (II) - при температуре 530°C, скорости потока кислорода 30 л/ч в течение сорока минут, согласно изобретению окисление проводится в присутствии оксида иттрия (III), причем его количественное содержание варьируется от 0 до 100 мол.% от оксида свинца (II). 1 ил.