Способ изготовления полупроводникового прибора
Владельцы патента RU 2388108:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова (RU)
Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Технический результат изобретения - снижение плотности дефектов в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных. Сущность изобретения: в способе изготовления полупроводникового прибора, включающем обработку диэлектрической подложки ионами кислорода, термический отжиг и формирование кремниевой полупроводниковой эпитаксиальной пленки, после эпитаксиального роста кремниевой пленки на диэлектрической подложке пленку кремния аморфизируют ионами кремния в две стадии: первую стадию проводят при дозе 1015 см-2 и энергии 100-130 кэВ, вторую стадию проводят при дозе 2·1015 см-2 и энергии 50-70 кэВ, после каждой стадии аморфизации проводят отжиг при температуре 950-1100°С в течение 20-60 мин в водороде, затем на пленке кремния создают полупроводниковый прибор по стандартной технологии. 1 табл.
Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления транзисторов со структурой кремний на изоляторе, с пониженной плотностью дефектов.
Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Патент 2165620, Япония, МКИ H01L 21/20] путем формирования кремниевой полупроводниковой пленки на поверхности диэлектрической подложки. В таких полупроводниковых приборах из-за рассогласования кристаллических решеток кремния и сапфира образуются дефекты, которые ухудшают параметры полупроводниковых приборов.
Наиболее близким из известных является способ изготовления полупроводникового прибора [Патент РФ №2330349, МКИ H01L 29/161] путем обработки диэлектрической подложки ионами кислорода дозой 5·1012-1013 см-2 с энергией 15-30 кэВ и отжигом при температуре 300°C в течение 35 с, с последующим эпитаксиальным наращиванием кремниевой пленки на диэлектрическую подложку.
Недостатками этого способа являются:
- повышенная плотность дефектов в полупроводниковых структурах;
- низкая технологическая воспроизводимость;
- ухудшение статических параметров приборов.
Задача, решаемая изобретением, - снижение плотности дефектов в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных.
Задача решается путем наращивания пленки кремния на диэлектрическую подложку с последующей аморфизацией пленки ионами кремния в две стадии: первую стадию проводят при дозе 1015 см-2 и энергии 100-130 кэВ, вторую стадию проводят при дозе 2·1015 см-2 и энергии 50-70 кэВ, после каждой стадии аморфизации проводят отжиг при температуре 950-1100°C в течение 20-60 мин в водороде, затем на пленке кремния создают полупроводниковый прибор по стандартной технологии.
Аморфизация кремниевого слоя обработкой ионами кремния с последующим его отжигом при температуре 950-1100°C уменьшает дефекты структуры, обуславливая улучшение параметров приборов за счет снижения центров рекомбинации.
Технология способа состоит в следующем: сапфировую подложку обрабатывают ионами кислорода дозой 5·1012-1015 см-2 с энергией 15-30 кэВ, с последующим отжигом при температуре 300°C в течение 35 с. Затем наращивают эпитаксиальную кремниевую пленку на диэлектрическую подложку. Далее нанесенный слой кремния аморфизируют ионами кремния в две стадии: первая при дозе 1015 см-2 и энергии 100-130 кэВ, с последующим отжигом при температуре 950-1100°C в течение 20-60 мин в атмосфере водорода; вторая стадия при дозе 2·1015 см-2 и энергии 50-70 кэВ, с последующим отжигом при температуре 950-1100°C в течение 20-60 мин в водороде. В последующем на пленке кремния создают полупроводниковый прибор по стандартной технологии.
По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты исследований представлены в табл.1.
Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых приборов на партии пластин, сформированных в оптимальном технологическом режиме, увеличился на 12.5%.
| Таблица 1. | |||
| Параметры приборов | |||
| Параметры приборов, изготовленных по стандартной технологии | Параметры приборов, изготовленных по предлагаемой технологии | ||
| Подвижность, см2/В·с | Плотность дефектов, 103 см-2 | Подвижность, см2/В·с | Плотность дефектов, 103 см-2 |
| 648 | 42 | 820 | 1.1 |
| 610 | 67 | 795 | 2.3 |
| 603 | 54 | 791 | 1.7 |
| 718 | 11 | 894 | 0.4 |
| 694 | 15 | 885 | 0.8 |
| 739 | 7 | 905 | 0.2 |
| 608 | 45 | 790 | 1.2 |
| 672 | 22 | 852 | 0.9 |
| 601 | 69 | 784 | 2.4 |
| 665 | 31 | 876 | 1.4 |
| 643 | 44 | 815 | 1.3 |
| 597 | 72 | 775 | 2.6 |
Технический результат: снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов.
Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.
Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем аморфизации ионами кремния слоя кремния на сапфире в две стадии: первую стадию проводят при дозе 1015 см-2 и энергии 100-130 кэВ, вторую стадию проводят при дозе 2·1015 см-2 и энергии 50-70 кэВ, и отжиг при температуре 950-1100°C в течение 20-60 мин в водороде позволяет повысить процент выхода годных и улучшить их надежность.
Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий обработку диэлектрической подложки ионами кислорода, термический отжиг и формирование кремниевой полупроводниковой эпитаксиальной пленки, отличающийся тем, что после эпитаксиального роста кремниевой пленки на диэлектрической подложке пленку кремния аморфизируют ионами кремния в две стадии: первую стадию проводят при дозе 1015 см-2 и энергии 100-130 кэВ, вторую стадию проводят при дозе 2·1015 см-2 и энергии 50-70 кэВ, после каждой стадии аморфизации проводят отжиг при температуре 950-1100°С в течение 20-60 мин в водороде, затем на пленке кремния создают полупроводниковый прибор по стандартной технологии.
