Способ изготовления полупроводниковой структуры

Авторы патента:

H01L21/265 - с внедрением ионов (трубки с ионным пучком для локальной обработки H01J 37/30)

Владельцы патента RU 2445722:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) (RU)

Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Технический результат изобретения - снижение плотности дефектов в полупроводниковых структурах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных. Сущность изобретения: полупроводниковую структуру формируют путем проведения процесса легирования протонами кремниевой подложки сначала дозой 1·10¹⁵ см^-2 с энергией 100 кэВ, затем дозой 2·10¹⁵ см^-2 с энергией 200 кэВ с последующим отжигом при температуре 400-500°С в течение 20-40 мин и имплантацией ионов азота в два этапа: дозой 2,5·10¹³ см^-2 с энергией 60-100 кэВ и дозой 7,5·10¹³ см^-2 с энергией 120-200 кэВ. 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 [Пат. 5013681 США, МКИ H01L 21/20] путем последовательного наращивания на поверхности первой кремниевой подложки слоя буферного кремния и Si_1-x Ge_x, используемого в качестве ограничителя травления. Затем проводятся операции эпитаксиального наращивания активного слоя кремния и окисления поверхности структуры с целью формирования верхнего слоя диоксида кремния. Первая подложка присоединяется с лицевой поверхностью к окисленной лицевой поверхности второй подложки кремния в процессе отжига в окислительной атмосфере при температуре 700-1000°С. Затем слой кремния второй подложки и буферный слой кремния удаляются. В таких полупроводниковых структурах из-за наличия неровностей и шероховатостей поверхности присоединяющих пластин образуются дефекты, которые ухудшают электрофизические параметры полупроводниковых структур.

Известен способ изготовления полупроводниковой структуры [Пат. 4962051 США, МКИ H01L 21/265] путем формирования промежуточного слоя, легированного изовалентной примесью, имеющей отличный ковалентный радиус, от атома материала подложки, с последующим проведением процесса эпитаксиального наращивания слоя полупроводника и созданием активных областей приборов.

Недостатками этого способа являются:

- повышенная плотность дефектов в полупроводниковых структурах;

- образование механических напряжений;

- сложность технологического процесса.

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

Задача решается путем проведения процесса легирования протонами кремниевой подлодки сначала дозой 1·10¹⁵ см^-2 с энергией 100 кэВ, затем дозой 2·10¹⁵см^-2 с энергией 200 кэВ с последующим отжигом при температуре 400-500°С в течение 20-40 мин и имплантацией ионов азота в два этапа: сначала дозой 2,5·10¹³см^-2 с энергией 60-100 кэВ, затем дозой 7,5·10¹³ см^-2 с энергией 120-200 кэВ.

Технология способа состоит в следующем: в начале в подложке кремния n-типа проводимости формируют однородный высоколегированный слой n⁺-типа проведением имплантации протонов сначала дозой 1·10¹⁵ см^-2 с энергией 100 кэВ, затем дозой 2·10¹⁵см^-2 с энергией 200 кэВ.

После имплантации подложки кремния отжигались в форминг-газе при температуре 400-500°С в течение 20-40 мин. Имплантированные протоны создают донорные состояния в подложке кремния и верхний слой становиться слоем с высокой концентрацией доноров. Затем, применяя фотолитографические процессы, создавали фоторезистивную маску и проводили имплантацию ионов азота в два этапа для формирования высокоомных областей: сначала имплантацию ионов азота проводили дозой 2,5·10¹³см^-2 с энергией 60-100 кэВ, затем дозой 7,5·10¹³ см^-2 с энергией 120-200 кэВ.

После удаления фоторезиста с помощью реакции анодирования формировали пористый кремний. Условия анодирования были выбраны таким образом, чтобы сформировать пористый кремний с пористостью 0,55, для снижения коробления пластин кремния при окислении.

Окисление пористого кремния проводили с использованием трехстадийного процесса. Первая стадия включала стабилизацию пор при температуре 300-400°С в сухом кислороде в течение 2 часов. Во второй фазе окисление проводилось в сухом кислороде при температуре 800-900°С в течение 2 часов. Последняя стадия заключалась в уплотнении окисла при температуре 1050-1150°С в атмосфере сухого кислорода в течение 40 мин. Затем формировали на верхнем слое кремния n-типа проводимости активные области полупроводникового прибора по стандартной технологии.

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

Таблица 1
Параметры п/п структур, изготовленных по стандартной технологии	Параметры п/п структур изготовленных по предлагаемой технологии
подвижность, см²/Вс	плотность дефектов, см^-2	подвижность, см²/Вс	плотность дефектов, см^-2
400	2·10⁴	620	4,2·10²
450	3·10⁴	600	7·10²
460	2·10⁴	600	4·10²
530	1·10⁴	570	1·10²
520	5·10⁴	700	5·10²
580	1·10⁴	730	7·10²
460	2·10⁴	600	5·10²
500	3·10⁴	660	2·10²
450	5·10⁴	600	6·10²
500	4·10⁴	635	3·10²
470	2·10⁴	610	4·10²
550	1,3·10⁴	700	9·10²
510	2·10⁴	670	4·10²

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 21,5%.

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

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

Предложенный способ изготовления полупроводниковой структуры путем проведения процесса легирования протонами кремниевой подложки сначала дозой 1·10¹⁵ см^-2 с энергией 100 кэВ, затем дозой 2·10¹⁵см^-2 с энергией 200 кэВ с последующим отжигом при температуре 400-500°С в течение 20-40 мин и имплантацией ионов азота в два этапа: дозой 2,5·10¹³ см^-2 с энергией 60-100 кэВ и дозой 7,5·10¹³ см^-2 с энергией 120-200 кэВ позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.

Способ изготовления полупроводниковой структуры, включающий подложку и процессы легирования, отличающийся тем, что полупроводниковую структуру формируют легированием протонами кремниевой подложки сначала дозой 1·10¹⁵ см^-2 с энергией 100 кэВ, затем дозой 2·10¹⁵ см^-2 с энергией 200 кэВ с последующим отжигом при температуре 400-500°С в течение 20-40 мин и имплантацией ионов азота в два этапа: дозой 2,5·10¹³ см^-2 с энергией 60-100 кэВ и дозой 7,5·10¹³ см^-2 с энергией 120-200 кэВ.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления транзисторов кремний-на-изоляторе, с низкой плотностью дефектов.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2431904

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления транзисторов - кремний на изоляторе с высокой радиационной стойкостью.

Способ ионной имплантации // 2403646

Способ ионного легирования бором областей p-n перехода полупроводниковых приборов и интегральных схем // 2399115

Изобретение относится к области технологии и изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем. .

Способ получения гетероэпитаксиальных структур кремния на сапфире // 2390874

Изобретение относится к полупроводниковой технологии, в частности к способам получения гетероэпитаксиальных структур кремния на сапфире, и может быть использовано в электронной технике при изготовлении полупроводниковых приборов.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2388108

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления транзисторов со структурой кремний на изоляторе, с пониженной плотностью дефектов.

Способ изготовления планарного р-n перехода на основе высокоомного кремния р-типа проводимости // 2349985

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов. .

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2340038

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления транзисторов со структурой кремний- на- изоляторе, с пониженной плотностью дефектов.

Способ изготовления фотодиодов на кристаллах антимонида индия n-типа проводимости // 2331950

Способ формирования p-n переходов в кремнии // 2331136

Изобретение относится к области производства полупроводниковых приборов и устройств и может использоваться для формирования p-n переходов в кремнии. .

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2497229

Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Сущность изобретения: полупроводниковый прибор формируют путем двойной имплантации в область канала сфокусированными пучками ионов бора дозой 6×1012-6×1013 см-2 с энергией 20 кэВ и ионов мышьяка с энергией 100 кэВ дозой (1-2)×1012 см-2 с последующим отжигом при температуре 900-1000°С в течение 5-15 секунд. Техническим результатом изобретения является снижение порогового напряжения в полупроводниковых приборах, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных. 1 табл.

Способ изготовления полупроводниковой структуры // 2515335

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковых структур с пониженной плотностью дефектов. В способе изготовления полупроводниковой структуры в предварительно аморфизированную поверхность кремниевой подложки ионами кремния с большой дозой внедряют ионы бора с энергией 25 кэВ, что позволяет воспроизводимо формировать мелкие сильнолегированные р-слои с меньшими кристаллическими нарушениями и лучшими электрическими параметрами. Далее выполняют отжиг в два этапа. Изобретение обеспечивает снижение плотности дефектов в полупроводниковых структурах, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных. 1 табл.

Имплантированная ионами олова пленка оксида кремния на кремниевой подложке // 2535244

Изобретение относится к материаловедению. Пленка оксида кремния на кремниевой подложке, имплантированная ионами олова, включает нанокластеры альфа-олова. Толщина пленки составляет 80÷350 нм, средняя концентрация олова находится в пределах от 2,16 до 7,1 атомных процентов, нанокластеры альфа-олова имеют радиус от 1,5 до 4 нм. Пленка имеет увеличенную интенсивность и уменьшенную ширину полосы фотолюминесценции в диапазоне 700÷1100 нм. 2 ил., 1 табл., 5 пр.

Способ изготовления полупроводниковой структуры // 2539789

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковых структур с пониженной плотностью дефектов. Задача решается путем обработки структур кремний на сапфире с эпитаксиальным слоем кремния ионами водорода в инертной среде с энергией 25-30 кэВ, дозой (3-5)·1015H+/см2 с последующим термическим отжигом при температуре 1000°С в течение 30-60 минут. Технический результат: снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных. 1 табл.

Способ изготовления слоев р-типа проводимости на кристаллах inas // 2541137

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, чувствительных к инфракрасному излучению, и может быть использовано при изготовлении фотодиодов на кристаллах InAs n-типа проводимости, фототранзисторов, фоторезисторов на основе кристаллов p-типа проводимости. Способ изготовления слоев p-типа проводимости на кристаллах InAs включает имплантацию ионов Ве+ с энергией (30÷100) кэВ и дозой (1013÷3·1014) см-2 и постимплантационный отжиг в две стадии с длительностью каждой (10÷20) секунд, первая - при температуре T1=400÷450°C, вторая - при температуре Т2=500÷550°C. За счет наиболее эффективного отжига, при котором сначала отжигаются простые, а затем сложные дефекты, происходит улучшение структурного совершенства слоев. 1 ил.

Способ изготовления планарных pin-фотодиодов большой площади на высокоомном p-кремнии // 2544869

Предлагаемое изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности, к способам изготовления планарных pin-фотодиодов большой площади на основе высокоомного кремния p-типа проводимости. Способ включает подготовку пластины исходных p-кремния или кремниевой эпитаксиальной структуры p+-p-типа, формирование маски для имплантации ионов P+ в рабочую область и охранное кольцо, двухстадийную имплантацию ионов P+ с энергией и дозой соответственно (30÷40) кэВ и (3÷4)·1015 см-2 на первой и (70÷100) кэВ и (8÷10)·1015 см-2 на второй стадии для формирования n+-p переходов рабочей области и охранного кольца, имплантацию ионов B F + 2 с энергией (60÷100) кэВ и дозой (2÷3)·10 см-2 с обратной стороны пластины, двухстадийный постимплантационный отжиг при продолжительности и температуре соответственно не менее 1 часа и (570÷600)°C на первой и не менее 5 часов и (890÷900)°C на второй стадии, защиту и просветление поверхности рабочей области и защиту периферии охранного кольца нанесением пленки SiO2, причем отжиг, начальное снижение температуры после отжига до 300°C и нанесение пленки SiO2 при температурах выше 300°C производят в условиях отсутствия кислорода, а имплантацию ионов P+ и B F + 2 проводят одну за другой в любой последовательности. Оптимально подобранные дозы имплантации, режимы и условия постимплантационного отжига и условия нанесения защитного и просветляющего покрытия обеспечивают повышение токовой чувствительности pin-фотодиодов при высоких фоновых засветках с сохранением низкого уровня темновых токов при снижении сложности, трудоемкости и энергозатрат изготовления. 1 з.п. ф-лы,1 табл.

Способ изготовления дифракционной решетки // 2544873

Изобретение относится к оптике. Способ изготовления дифракционной решетки заключается в формировании на поверхности исходной подложки элементов заданной структуры дифракционной решетки путем ионной имплантации через поверхностную маску, при этом имплантацию осуществляют ионами металла с энергией 5-1100 кэВ, дозой облучения, обеспечивающей концентрацию вводимых атомов металла в облучаемой подложке 3·1020-6·1022 атомов/см3, плотностью тока ионного пучка 2·1012-1·1014 ион/см2с в оптически прозрачную диэлектрическую или полупроводниковую подложку. Изобретение обеспечивает возможность изготовления дифракционных решеток на поверхности оптически прозрачных диэлектрических или полупроводниковых материалов, характеризуемых повышенным контрастом в коэффициентах отражения между отдельными элементами решетки, что позволит улучшить их дифракционную эффективность и даст возможность использования как для отраженного, так и для проходящего света. 8 ил., 3 пр.

Способ изготовления слоев р-типа проводимости на кристаллах ingaas // 2558376

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, чувствительных к инфракрасному излучению, и может быть использовано при изготовлении фотодиодов на кристаллах InGaAs n-типа проводимости, фототранзисторов, фоторезисторов на основе кристаллов p-типа проводимости. В способе изготовления слоев p-типа проводимости на кристаллах InGaAs, включающем имплантацию ионов Be+ и постимплантационный отжиг, последний проводят при температуре 570÷580°С с длительностью 10÷20 с в вакууме или осушенной нейтральной атмосфере, что позволяет повысить технологичность и снизить энергозатраты при получении слоев с наилучшими электрофизическими свойствами. В частном случае выполнения отжиг проводят излучением галогенных ламп через кремниевый фильтр. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ изготовления тонкопленочного транзистора // 2571456

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления тонкопленочных транзисторов с низким значением тока утечки. Согласно изобретению предложен способ изготовления тонкопленочных транзисторов, включающий процессы формирования активных областей прибора и слоя аморфного кремния, при этом после формирования слоя аморфного кремния проводят имплантацию бора с энергией 30 кэВ, дозой 51 мкКул/см2 с последующим отжигом при температуре 1373-1423 К в течение 10 сек. Изобретение обеспечивает снижение токов утечек, технологичность изготовления, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных. 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2591236

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полевого транзистора с пониженными значениями контактного сопротивления. Изобретение обеспечивает снижение значений контактного сопротивления, повышение технологичности, улучшение параметров прибора, повышение качества и увеличение процента выхода годных. В способе изготовления полупроводникового прибора на полуизолирующей подложке GaAs формируют тонкий слой n-GaAs толщиной 10-15 нм ионным внедрением серы при комнатной температуре с дозой 5*1012 см-2 с энергией 30 кэВ с последующей высокотемпературной обработкой при температуре 820-850°C в течение 20 мин. Затем по стандартной технологии формируют области полупроводникового прибора и контакты. 1 табл.