Способ изготовления полупроводниковой структуры

Авторы патента:

H01L21/263 - с высокой энергией (H01L 21/261 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2402101:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова (RU)

Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Сущность способа изготовления полупроводниковой структуры согласно изобретению заключается в том, что рекристаллизацию аморфизированного ионами кислорода слоя кремния проводят электронными лучами, причем бомбардировку электронами осуществляют одновременно с обеих сторон кремниевой пластины. Нижний неподвижный электронный луч обеспечивает равномерный нагрев до температуры 1100°С, а верхний электронный луч сканирует поверхность пластины со скоростью 1-5 мм/с, с плотностью мощности 45-55 Вт/см², вызывая локальное расплавление верхнего слоя кремния. Изобретение позволяет снизить плотность дефектов в полупроводниковых структурах, что обеспечивает улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных. 1 табл.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковых структур с пониженной плотностью дефектов.

Известен способ изготовления полупроводниковой структуры с низкой дефектностью [пат. 4962051 США, МКИ H01L 21/265], за счет формирования промежуточного слоя легированного изовалентной примесью с последующим наращиванием эпитаксиального слоя полупроводника. В результате образуется большое количество дислокации несоответствия на границе раздела слой-подложка. При этом на границе раздела эпитаксиальный слой - слой легированный изовалентной примесью возникают дислокации несоответствия, которые геттерируют примеси и дефекты из эпитаксиального слоя. В таких полупроводниковых структурах образуются дополнительные механические напряжения, которые приводят к созданию дефектов и ухудшению электрофизических параметров структур.

Известен способ изготовления полупроводниковой структуры с низкой плотностью дислокации [пат. 5063166 США, МКИ H01L 21/265] путем имплантации двух зарядных ионов бора с энергией 350 кэВ с последующим быстрым термическим отжигом при 950°С в течение 25 с. В результате образуется слой с пониженной плотностью дислокации. На этом слое затем выращивается эпитаксиальный слой с пониженной плотностью дислокации, на котором в последующем создают активные области полупроводниковых приборов.

Недостатками этого способа являются:

- повышенная плотность дефектов в полупроводниковых структурах;

- повышенные токи утечки;

- низкая технологическая воспроизводимость.

Задача, решаемая изобретением: снижение плотности дефектов в полупроводниковых структурах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Задача решается путем рекристаллизации аморфизированного слоя кремния электронными лучами, бомбардировкой одновременно обеих сторон кремниевой пластины, нижний луч обеспечивает равномерный нагрев до температуры 1100°С, а верхний луч сканирует поверхность пластины со скоростью 1-5 мм/с, с плотностью мощности 45÷55 Вт/см², вызывая локальное расплавление верхнего слоя кремния.

Рекристаллизация аморфизированного слоя кремния электронными лучами снижает дефектность в структурах и величину заряда на границе раздела кремний-диоксид кремния, обуславливая улучшение параметров структур.

Технология способа состоит в следующем: в исходные пластины кремния формируют изолирующий слой диоксида кремния имплантацией ионов кислорода при энергии 150÷200 кэВ с интегральной дозой 1,8·10¹⁸ см^-2. Затем проводят рекристаллизацию аморфизированного слоя кремния электронными лучами, бомбардировкой одновременно обеих сторон кремниевой пластины. Нижний луч обеспечивает равномерный нагрев до температуры 1100°С, а верхний луч сканирует поверхность пластины со скоростью 1-5 мм/с, с плотностью мощности 45÷55 Вт/см², вызывая локальное расплавление верхнего слоя кремния. Рекристаллизацию проводят в атмосфере аргона. По мере охлаждения пластин образуется высококачественный монокристаллический слой кремния, пригодный для формирования активных приборов по стандартной технологии.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты обработки представлены в таблице 1.

Таблица 1
Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по стандартной технологии	Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по предлагаемой технологии
Ток утечки, I ут ·10¹³ А	Плотность дефектов, см^-2	Ток утечки, I ут ·10¹³ А	Плотность дефектов, см^-2
4,7	1,5·10⁴	0,6	3,4·10²
4,5	1,8·10⁴	0,4	4,6·10²
4,5	2,7·10⁴	0,5	3,4·10²
5,3	1,2·10⁴	0,1	1,1·10²
5,2	2,5·10⁴	0,6	1,5·10²
5,7	1·10⁴	0,7	0,7·10²
4,6	4,6·10⁴	0,3	7,5·10²
4,9	3,5·10⁴	0,6	2,2·10²
4,4	8·10⁴	0,2	8,9·10²
4,9	2·10⁴	0,4	2,1·10²
4,7	3,2·10⁴	0,6	2,4·10²
5,4	1,7·10⁴	0,7	1,9·10²
5,0	5·10⁴	0,3	4,4·10²

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 20,5%.

Технический результат: снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличения процента выхода годных приборов.

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

Предложенный способ изготовления полупроводниковой структуры путем рекристаллизации аморфизированного слоя кремния электронными лучами, бомбардировкой одновременно обеих сторон кремниевой пластины, обеспечивая равномерный нагрев нижней стороны пластины до температуры 1100°С и сканируя поверхность пластины со скоростью 1-5 мм/с, с плотностью мощности 45÷55 Вт/см², вызывая локальное расплавление верхнего слоя кремния, позволяет повысить процент выхода годных приборов, улучшить их качество и надежность.

Способ изготовления полупроводниковой структуры, включающий имплантацию ионов в кремниевую пластину и отжиг, отличающийся тем, что после имплантации ионов проводят рекристаллизацию аморфизированного слоя кремния электронными лучами бомбардировкой одновременно обеих сторон кремниевой пластины, нижний неподвижный луч обеспечивает равномерный нагрев до температуры 1100°С, а верхний электронный луч сканирует поверхность пластины со скоростью 1-5 мм/с, с плотностью мощности 45÷55 Вт/см², вызывая локальное расплавление верхнего слоя кремния, с последующим формированием на ней активных областей приборов по стандартной технологии.

Изобретение относится к конструированию и технологии изготовления силовых полупроводниковых приборов и может быть использовано в производстве мощных кремниевых резисторов таблеточного исполнения, в частности резисторов-шунтов, характеризующихся низким значением номинального сопротивления 0,2÷1 мОм с пониженной температурной зависимостью сопротивления в рабочем интервале температур.

Способ формирования композиционной структуры // 2363068

Изобретение относится к методам создания объемных композиционных структур путем изменения по заданному рисунку свойств вещества исходной заготовки и может найти применение в микроэлектронике при изготовлении интегральных схем различного назначения, средств хранения информации.

Способ изготовления резистивных элементов полупроводниковых резисторов // 2361317

Изобретение относится к технологии мощных полупроводниковых приборов. .

Способ легирования эпитаксиальных слоев нитрида галлия германием // 2354001

Способ обработки монокристаллических эпитаксиальных слоев нитридов iii-группы // 2354000

Изобретение относится к полупроводниковой технологии для получения эпитаксиальных слоев нитридов III-группы. .

Способ получения монокристаллов фосфида индия, легированного оловом // 2344510

Изобретение относится к технологии полупроводниковых соединений. .

Способ повышения радиационной стойкости полупроводниковых приборов // 2308785

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

Способ повышения радиационной стойкости приборов на основе арсенида галлия // 2304824

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при изготовлении приборов на основе арсенида галлия. .

Способ повышения радиационной стойкости приборов на основе арсенида галлия // 2304823

Способ изготовления полупроводниковых приборов // 2303316

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов на основе арсенида галлия. .

Способ формирования проводящей структуры в диэлектрической матрице // 2404479

Изобретение относится к технологии создания сложных проводящих структур с помощью потока ускоренных частиц и может быть использовано в нанотехнологиях, микроэлектронике для создания сверхминиатюрных приборов, интегральных схем и запоминающих устройств

Способ изготовления мощного полупроводникового резистора // 2445721

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и может быть использовано в производстве мощных кремниевых резисторов, имеющих высокую температурную стабильность сопротивления в широком интервале рабочих температур

Способ формирования проводников в наноструктурах // 2477902

Изобретение относится к технологии создания сложных проводящих структур и может быть использовано в нанотехнологии

Способ модификации поверхностей металлов или гетерогенных структур полупроводников // 2502153

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в космических технологиях, авиастроении, автомобилестроении, станкостроении, технологиях создания строительных материалов и конструкций, в области трубопроводного транспорта и в технологии создания полупроводниковых приборов. Технический результат - модификация поверхностей металлов и полупроводниковых гетероэпитаксиальных структур (ГЭС), упрочнение металлических деталей и конструкций со сложной формой поверхности, модификация морфологических и электрофизических свойств полупроводниковых ГЭС. В способе модификации поверхности металлов или гетерогенных структур полупроводников путем воздействия на них энергии ионизирующего излучения в структуру детали или конструкции из этих материалов вводят диэлектрический слой, облучают источником импульсного рентгеновского излучения (РИ), а для определения положительного эффекта используют результаты сравнения измерений микротвердости, оптических свойств или исследования морфологии поверхности до и после воздействия ионизирующего излучения и изотермического отжига полупроводниковых ГЭС. 4 з.п. ф-лы, 14 ил.

Способ и устройство для нейтронного легирования вещества // 2514943

Изобретение относится к технологии нейтронно-трансмутационного легирования (НТЛ) кремния тепловыми нейтронами, широко применяемого в технологии изготовления приборов электронной и электротехнической промышленности. Способ нейтронного легирования вещества включает замедление быстрых нейтронов источника веществом замедлителя, формирование потока тепловых нейтронов в выделенную область и облучение тепловыми нейтронами легируемого вещества, при этом быстрые нейтроны источника в процессе замедления сепарируют по углам их распространения, выделяют их потоки, двигающиеся в выделенном структурой вещества замедлителя направлении, суммируют выделенные структурой потоки, формируют в виде узкой полосы и направляют на легируемое вещество, которое управляемо перемещают в области фокуса потоков нейтронов. Техническим результатом изобретения является рост производительности процесса легирования и формирование областей с повышенной степенью легирования в заданных участках легируемого вещества. 2 н. и 3 з.п.ф-лы, 3 ил., 3 пр.

Способ формирования высококачественных моп структур с поликремниевым затвором // 2524941

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано для создания высококачественных мощных ДМОП транзисторов, КМОП интегральных схем, ПЗС-приборов. Способ включает операцию термического отжига МОП структур в температурном диапазоне от 600-850°С в электрическом поле напряженностью от 10 до 100 В/см, при этом одновременно проводят облучение светом видимого и ближнего инфракрасного спектра в интервале длин волн λ от 0,5 до 1,4 мкм с интенсивностью излучения от 1 до 10 Вт/см2 и при наличии на оксиде, расположенном на кремниевой подложке, поликремниевого затвора толщиной не более 0,6 мкм. В результате такой технологической обработки получают высококачественные МОП структуры с наименьшей плотностью поверхностных состояний Nss менее 1010 см-2 , минимальным разбросом пороговых напряжений ∆Vt меньше 0,05 В и максимальной величиной критического поля Eкр больше 2·107 В/см. 5 ил.

Способ формирования магнитной паттернированной структуры в немагнитной матрице // 2526236

Изобретение относится к технологии создания сложных структур с помощью потока ускоренных частиц и может быть использовано в нанотехнологии, микроэлектронике для создания сверхминиатюрных приборов, интегральных схем и запоминающих устройств. Изобретение обеспечивает уменьшение размеров магнитных элементов. Способ формирования магнитной паттернированной структуры в немагнитной матрице включает формирование на подложке рабочего слоя из оксидов или нитридов магнитных материалов, нанесение на него промежуточного слоя из вещества с параметром кристаллической решетки, отличающимся от параметра кристаллической решетки вещества рабочего слоя на величину не более 15%, и с толщиной не менее 5 нм, последующее нанесение на промежуточный слой защитной маски с заданной топологией и облучение через нее потоком ускоренных частиц с энергией, достаточной для селективного удаления атомов кислорода или азота. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ формирования высококачественных гетероструктур светоизлучающих диодов // 2540623

Изобретение относится к области полупроводниковой оптоэлектроники и может быть использовано для создания высококачественных полупроводниковых светоизлучающих диодов (СИД) на основе гетероструктур соединений A3B5. Способ включает операцию облучения пластин с гетероструктурами интегральным потоком электронов величиной 1014-1017 эл/см2 с энергией 0,3-10 МэВ при температуре, не превышающей минус 70°C, затем проводят быстрый термический отжиг при температуре более 600°С потоком фотонов видимого спектра интенсивностью излучения 1-10 Вт/см с энергией, превышающей ширину запрещенной зоны наиболее узкозонного полупроводникового слоя гетероперехода. Технический результат заключается в повышении инжекционной способности и внешней квантовой эффективности гетероструктур светодиодов. 1 ил.

Способ пластически-деформационного формирования микроструктур на поверхности // 2546720

Изобретение относится к области технологий оптического формирования на поверхностях подложек объемных микроструктур, используемых для создания приборов микромеханики, микрооптики и микроэлектроники. Изобретение обеспечивает создание простого одностадийного способа формирования на поверхности подложки сложного рельефа, повторяющего по геометрии линзовые элементы оптики и микрооптики, обладающего также возможностью создания пустотелых объемных и герметичных микроканальных структур для транспортирования жидкости и газа по подложке. В способе пластически-деформационного формирования микроструктур на поверхности подложки формируют на подложке прилегающий к подложке слой вспомогательного вещества, затем нагревают импульсно поверхность подложки лазерным излучением, которое вызывает химическое разложение или испарение слоя вспомогательного вещества. 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2621370

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых структур с пониженной дефектностью. Способ изготовления полупроводникового прибора включает процессы фотолитографии и осаждения полупроводникового слоя на основе германия толщиной 0,2-0,3 мкм, при давлении (1,3-2,7)⋅10-5 Па, со скоростью осаждения 30 А0/c, с последующим воздействием электронного луча с энергией электронов 25 кэВ и проведением термообработки при температуре 300-400°C в течение 15-30 с. Изобретение обеспечивает снижение плотности дефектов, что повышает технологичность, позволяет повысить процент выхода годных приборов, улучшить их качество и надежность. 1 табл.