Способ изготовления полупроводниковой структуры


 


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.



 

Похожие патенты:

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.
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.

Изобретение относится к технологии мощных полупроводниковых приборов. .

Изобретение относится к полупроводниковой технологии для получения эпитаксиальных слоев нитридов III-группы. .
Изобретение относится к технологии полупроводниковых соединений. .
Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления радиационно-стойких приборов. .

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

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

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

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

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

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.
Наверх