Способ изготовления слоев р-типа проводимости на кристаллах ingaas

Авторы патента:

Романова Галина Борисовна (RU)

Артамонов Антон Вячеславович (RU)

Гиндин Павел Дмитриевич (RU)

Астахов Владимир Петрович (RU)

Карпов Владимир Владимирович (RU)

Мармалюк Александр Анатольевич (RU)

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

Владельцы патента RU 2558376:

Открытое акционерное общество "Швабе-Фотосистемы" (RU)

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.

Предлагаемое изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, чувствительных к инфракрасному излучению, и может быть использовано при изготовлении фотодиодов на кристаллах InGaAs n-типа проводимости (изготовление p-n-переходов), фототранзисторов (изготовление базовых областей на кристаллах n-типа проводимости и эмиттеров и омических контактов на кристаллах p-типа проводимости), фоторезисторов на основе кристаллов p-типа проводимости (омические контакты).

Известен способ изготовления слоев p-типа проводимости на кристаллах InGaAs диффузией атомов кадмия (см. пат. РФ №2318272, МПК H01L 31/18, опубл. 27.08.2008 г.). Недостатком способа является низкая производительность, связанная с ограниченными размерами диффузионных кварцевых ампул, большой расход ампул, ограничение диаметра пластин диаметром ампулы. К недостатку способа следует отнести сложность в изготовлении слоев p-типа проводимости с требуемой концентрацией и толщиной.

Также известно, что легированные слои p-типа проводимости InGaAs в составе гетероструктур могут быть изготовлены имплантацией ионов Be⁺ с применением последующего быстрого термического отжига при температуре 850°С в течение 30 с в атмосфере РН₃/Н₂ (см. Wulf Haussler, J.W. Walter, J. Muller. Ion Implantation into InP/InGaAs Heterostructures Grown by MOVPE. Mat. Res. Soc. Semp. Proc. (1989), Vol.147, pp.333-338). Недостатками способа являются необходимость использования взрывоопасного Н₂ и токсичного РНз, а также высокая температура отжига, при которой стимулируется испарение As, приводящее к ухудшению электрофизических свойств легированного p-слоя.

Известен наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому и принятый за прототип способ изготовления слоев p-типа проводимости на кристаллах InGaAs (см. S. Hata, M. Ikeda, Т. Amano, G. Motosugi, K. Kummada. Planar InGaAs/InP PINFET Fabricated by Be Ion Implantation. Electronics Letters, 1984, Vol.20, No.22, p.947-948), включающий имплантацию ионов Ве⁺ и последующий стационарный отжиг при температуре 600°С в течение 20 минут после нанесения на имплантированный слой капсулирующей пленки нитрида кремния. Недостатком способа является низкая технологичность, связанная с использованием длительного энергозатратного стационарного отжига и необходимостью нанесения и затем удаления капсулирующей пленки, которая при отжиге может создавать механические напряжения в легированном слое, приводящие к формированию дислокации, ухудшающих электрофизические свойства слоя.

Предлагаемый способ изготовления слоев p-типа проводимости позволяет получать слои с наилучшими электрофизическими свойствами и решает задачу повышения технологичности и снижения энергозатрат за счет перехода от длительного стационарного отжига с капсулирующей пленкой к секундному постимплантационному без капсулирующей пленки.

Техническим результатом при использовании предлагаемого способа является повышение технологичности и снижение энергозатрат за счет отказа от капсулирующей пленки и снижения температуры отжига от 600°С до 570-580°С при изготовлении слоев с наилучшими электрофизическими свойствами.

Технический результат достигается тем, что 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. В частном случае выполнения отжиг проводят излучением галогенных ламп через кремниевый фильтр.

Заявленный режим с температурой отжига 570-580°С и длительностью 10-20 с обеспечивает наибольшие значения концентрации дырок p, близкие к расчетному значению, что свидетельствует о достижении наилучших электрофизических свойств слоя. При температурах ниже 570°С наблюдается резкое снижение значений p, что свидетельствует о недостаточности температуры для отжига радиационных дефектов, введенных при имплантации ионов Be⁺. Повышение температуры выше 580°С не приводит к росту значений p, но при этом значительно повышается вероятность разложения слоя InGaAs. Уменьшение и увеличение длительности отжига за пределы 10-20 с также приводит к снижению значений p, в первом случае - за счет недостаточности времени для стока к поверхности продуктов распада сложных дефектов, а во втором - за счет начала испарения атомов As.

Оценочным параметром электрофизических свойств слоя являлось среднее значение концентрации дырок р в легированном слое, рассчитанное по формуле

где U_mэдс - измеренное на слое напряжение термо-ЭДС, k - постоянная Больцмана, е -элементарный заряд, N_v - плотность состояний в валентной зоне, ΔT - разность температур нагреваемого и ненагреваемого зондов при измерении U_mэдс.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, на котором приведены зависимость концентрации дырок р от температуры отжига с длительностью 10÷20с (1) и ее расчетное значение (2).

Реализовать быстрый (секундный) отжиг наиболее удобно с помощью нагрева излучением галогенных ламп на промышленных установках импульсного фотонного отжига, например типа «Оникс». При этом, как правило, используется кремниевый фильтр для того, чтобы отсечь коротковолновую составляющую излучения, присутствие которой приводит к перегреву тонкого (0,1-0,2 мкм) приповерхностного слоя и появлению закалочных центров, ухудшающих электрофизические свойства р-слоя. Для предотвращения окисления поверхности отжиг следует проводить либо в вакууме, либо в осушенной нейтральной атмосфере, например, азота или аргона. Это позволяет отказаться от капсулирующей пленки нитрида кремния, наносимой с применением токсичного и взрывоопасного моносилана.

Для определения оптимальных значений режимов отжига был проведен ряд экспериментов на кристаллах InGaAs в виде эпитаксиальных слоев в составе гетероструктур InGaAs/InP. Слой In_0,53Ga_0,47As n-типа проводимости с концентрацией доноров 7,9·10¹⁴ см^-3 толщиной ~ 3 мкм выращен на подложке InP методом МОС-гидридной эпитаксии. Концентрация электронов в InP~10¹⁸ см^-3. Для создания слоев In_0,53Ga_0,47As p-типа проводимости в эпитаксиальные слои структур проведена имплантация ионов Be⁺ с энергией 40 кэВ и дозой 1,2·10¹⁴ см^-2. Отжиг отдельных образцов при одной из выбранных температур из диапазона 500-600°С проводился на установке с галогенными лампами типа «Оникс» в вакууме при остаточном давлении ~10^-2 торр через кремниевый фильтр при длительности 1-30 с. Скорость нагрева до температуры отжига составляла 8,5°С/с, скорость охлаждения - 8-10°С/мин. Для получения оценочного параметра напряжение U_mэдс измерялось с точностью 1 мВ с помощью прижимных нагреваемого и ненагреваемого зондов на пластинах, залитых жидким азотом, при постоянной температуре нагреваемого зонда. По знаку U_mэдс определялся тип основных носителей заряда в слое.

Результаты экспериментов, представленные графически на чертеже, показывают, что заявленный режим с температурой отжига 570÷580°С и длительностью 10÷20 с обеспечивает наибольшие значения p, близкие к расчетному значению - средней концентрации дырок в легированном слое толщиной 0,3 мкм (р_р=4·10¹⁸ см^-3). Таким образом, совокупность полученных результатов свидетельствует о том, что при реализации предложенного способа повышается технологичность изготовления легированных слоев InGaAs с наилучшими близкими к расчетным электрофизическими свойствами материала. Также преимуществом предложенного способа является снижение энергозатрат за счет уменьшения температуры и длительности отжига.

1. Способ изготовления слоев p-типа проводимости на кристаллах InGaAs, включающий имплантацию ионов Ве⁺ и последующий отжиг, отличающийся тем, что с целью повышения технологичности, снижения энергозатрат и получения слоев с наилучшими структурными и электрофизическими свойствами отжиг проводят при температуре 570÷580°С с длительностью 10÷20 с в вакууме или нейтральной осушенной атмосфере.

2. Способ изготовления слоев p-типа проводимости на кристаллах InGaAs по п. 1, отличающийся тем, что нагрев образцов при отжиге производят излучением галогенных ламп через кремниевый фильтр.

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.

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

Способ изготовления полупроводниковой структуры // 2539789

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

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.

Способ изготовления полупроводниковой структуры // 2515335

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.

Способ изготовления полупроводниковой структуры // 2445722

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

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2433501

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 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.

Способ изготовления дифракционной периодической микроструктуры на основе пористого кремния // 2593912

Способ изготовления дифракционной периодической микроструктуры на основе пористого кремния включает в себя формирование заданной дифракционной периодической микроструктуры с помощью имплантации ионами благородных или переходных металлов через поверхностную маску, с энергией 5-100 кэВ. При этом доза облучения обеспечивает концентрацию вводимых атомов металла в облучаемой подложке кремния 2.5·1020-6.5·1023 атомов/см3. Плотностью тока ионного пучка 2·1012-1·1014 ион/(см2·с) при температуре подложки во время облучения 15-450°C. Технический результат заключается в обеспечении возможности изготовления дифракционных периодических микроструктур на основе пористого кремния с наночастицами различных металлов в вакууме. 20 ил.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2594615

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления силицидных слоев с низким сопротивлением. Задача, решаемая изобретением, - снижение сопротивления, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов. В способе изготовления полупроводникового прибора, включающем процессы очистки пластины кремния, создания активных областей прибора, отжиг и формирование слоев силицида, перед формированием слоев силицида наносят слой поликремния, после чего структуры подвергают обработке ионами Со+ с энергией 250 кэВ при токе ионного пучка 1 мкА, интегральной дозой 4,4×1017 см-2, с последующим проведением релаксационного отжига сканирующим электронным пучком при температуре 950°С в течение 10-20 с. 1 табл.

Способ легирования кремния // 2597389

Изобретение относится к технике, связанной с процессами ионно-плазменного легирования полупроводников и может быть использовано в производстве солнечных элементов, полупроводниковых приборов и интегральных микросхем на основе кремния. Способ легирования кремния заключается в том, что пластину кремния обрабатывают в тлеющем разряде инертных газов, не являющихся легирующими примесями, в качестве источника легирующих примесей используют сильнолегированный электрод в форме пластины, выполненный из гетерогенного сплава кремния с фосфором или бором, а процесс легирования осуществляют при периодической смене полярности импульсов напряжения, подаваемого на электроды. Плазменное легирование может проводиться без специальных мер безопасности при исключении из процесса дорогостоящих высокочистых токсичных пожаровзрывоопасных газов, что упрощает процесс и снижает затраты. До ионно-плазменной обработки сопротивление пластины кремния составляло 10 Ом, после обработки оно уменьшилось до 3 Ом, что свидетельствует об улучшении технико-экономических параметров легирования кремния.

Дифракционная периодическая микроструктура на основе пористого кремния // 2597801

Изобретение относится к устройствам дифракционных периодических микроструктур для видимого диапазона, выполненным на основе пористого кремния. Техническим результатом изобретения является создание дифракционной периодической микроструктуры на основе пористого кремния с различными металлосодержащими наночастицами. В дифракционной периодической микроструктуре на основе пористого кремния, содержащей подложку, выполненную из монокристаллического кремния с дифракционной периодической микроструктурой, сформированная дифракционная периодическая микроструктура на основе пористого кремния содержит ионно-синтезированные металлосодержащие наночастицы, диспергированные в приповерхностной области подложки на толщине слоя от 10 до 200 нм при концентрации металла 2.5·1020-6.5·1023 атомов/см3. 20 ил.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2606246

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полевых транзисторов с повышенной стабильностью параметров. Предложен способ изготовления полупроводникового прибора, включающий процессы создания активных областей прибора и подзатворного диэлектрика. Согласно изобретению после формирования подзатворного диэлектрика последовательно проводят легирование окисла ионами бора с энергией 55 кэВ, дозой 3⋅1013 см-2 и ионами фтора с энергией 55кэВ, дозой 1⋅1013 см-2 с последующим отжигом при температуре 900°C в течение 15 мин в среде азота. Изобретение обеспечивает повышение стабильности, снижение плотности дефектов, технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов. 1 табл.

Способ получения полупроводникового карбидокремниевого элемента // 2613013

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в технологии производства электронных приборов на карбиде кремния (SiC), например, МДП транзисторов с улучшенными рабочими характеристиками. В способе получения полупроводникового карбидокремниевого элемента, включающем введение ионов фосфора в SiC подложку путем ионной имплантации и дальнейшее формирование на ней слоя SiO2, имплантацию ионов фосфора проводят с энергией ионов в диапазоне 0,1-50 кэВ и дозой ионов в диапазоне 1012-1015 см-2, а слой SiO2 формируют методом осаждения и далее проводят отжиг полученной структуры. Сформированный методом осаждения слой SiO2 может иметь толщину 25-100 нм, а отжиг полученной структуры могут проводить в атмосфере сухого, либо влажного кислорода, либо в атмосфере инертного газа с парциальным давлением кислорода при температуре 900-1250°С в течение 1-180 мин. Способ позволяет повысить надежность и срок службы полупроводникового карбидокремниевого элемента при сокращении времени и затрат на его получение. 5 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора // 2626292

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полевого транзистора с пониженными токами утечки. В способе изготовления полупроводникового прибора после формирования подзатворного диоксида кремния на кремниевой пластине р-типа проводимости с ориентацией (111) структуры подвергают имплантации однозарядными ионами кислорода с энергией 45-50 кэВ, дозой 3*1012-3*1013 см-2, с последующей термическим отжигом при температуре 650-700°С в течение 4-6 час, в атмосфере азота. Затем формируют электроды стока, истока и затвора по стандартной технологии. Термообработка в атмосфере азота приводит, в результате реакции между избыточным кремнием и внедренным кислородом, к снижению фиксированного положительного заряда на поверхности раздела кремний-диоксид кремния и снижению токов утечек. Технический результат: снижение токов утечек, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных. 1 табл.

Способ изготовления полупроводниковой структуры // 2629655

Изобретение относиться к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковой структуры кремний на диэлектрике с низкой плотностью дефектов. В способе изготовления полупроводниковой структуры кремниевую пластину p-типа проводимости с ориентацией (100) окисляют в атмосфере сухого кислорода, затем осуществляют имплантацию ионов фосфора с энергией 100-115 кэВ, дозой 1*1015 см-2 с последующим отжигом при температуре 1150°С в атмосфере азота с образованием в подложке области n+-типа проводимости с поверхностной концентрацией примеси 1*1019 см-3. Затем на поверхность пластины осаждают слой поликремния и проводят сканирование пластины лучом Ar-лазера мощностью 5-10 Вт со скоростью 90-100 см/с в направлении, перпендикулярном затравочной дорожке, в результате которого осуществлялось локальное расплавление поликремния с последующей кристаллизацией эпитаксиального слоя. После процесса эпитаксии удаляют защитный SiO2-слой и формируют полевой транзистор по стандартной технологии. Изобретение обеспечивает снижение плотности дефектов, повышение технологичности, улучшение параметров, повышение качества и увеличение процента выхода годных.