Способ формирования затворной области силового транзистора

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов, в частности к способу формирования затворной области силового транзистора, включающему диффузию бора из твердого планарного источника. Сущность способа заключается в том, что формируют диффузионную кремниевую структуру с использованием твердого планарного источника бора, процесс проводят на этапе загонки при температуре 900°C при соотношении компонентов О₂=70±0,5 л/ч, N₂=950 л/ч, H₂=10 л/ч и времени, равном 6 минут, и на этапе разгонки при температуре 1250°C при расходах газов О₂=70±0,5 л/ч и N₂=950 л/ч и времени разгонки, равном 4 часа. Изобретение обеспечивает уменьшение температуры и времени проведения процесса получения затворной области силового транзистора, точное регулирование глубины диффузионного слоя и получение глубины слоя 7 мкм.

 

Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов, в частности к способу формирования затворной области силового транзистора, включающему диффузию бора из твердого планарного источника. Способ диффузии бора из твердого планарного источника включает формирование диффузионных кремниевых структур с использованием твердого планарного источника бора. Процесс проводят при температуре 900°C на этапе загонки при следующем соотношении компонентов: О₂=70±0,5 л/ч; N₂=950 л/ч; Н₂=10 л/ч и времени, равном 6 минутам; на этапе разгонки процесс проводят при температуре 1250°C при следующем расходе газов: O₂=70±0,5 л/ч; N₂=950 л/ч и времени разгонки, равном 4 часам.

Известны способы диффузии бора из жидких источников: трехбромистый бор (BBr₃) и трихлорид бора (BCl₃), при которых глубина диффузии бора незначительна при длительностях процесса 150-170 часов [1].

Известен способ диффузии бора из твердого планарного источника, включающий формирование диффузионных кремниевых структур с использованием твердого планарного источника бора. Процесс проводят при температуре 1000°C на этапе загонки при следующем соотношении компонентов: О₂=37,8±0,5 л/ч; N₂=740 л/ч; Н₂=7,5 л/ч и времени, равном 60 мин; на этапе разгонки процесс проводят при температуре 1150°C при следующем расходе газов: О₂=37,8±0,5 л/ч; N₂=740 л/ч и времени разгонки, равном 160 ч [2].

Недостатком этих способов являются длительные временные режимы, при которых нарушается поверхность пластин, не обеспечивается точное регулирование глубины диффузии, появляются различные примеси, влияющие на качество процесса.

Техническим результатом изобретения является уменьшение температуры и времени проведения процесса получения затворной области силового транзистора, обеспечение точного регулирования глубины диффузионного слоя, получение глубины 7 мкм.

Технический результат достигается проведением процесса с использованием твердого планарного источника бора (ТПИ), при следующем соотношении компонентов: О₂=70±0,5 л/ч; N₂=950 л/ч; Н₂=10 л/ч и времени, равном 6 минутам, при температуре процесса 900°C на этапе загонки, при расходах газов О₂=70±0,5 л/ч и N₂=950 л/ч, и времени разгонки, равном 4 часам, при температуре Т=1250°C на этапе разгонки бора.

Сущность способа заключается в том, что на поверхности кремниевой подложки образуется слой боросиликатного стекла при температуре 1000°C, за счет реакций между твердым планарным источником бора с кислородом и азотом, далее проводят процесс разгонки в карбидкремниевой трубе при температуре 1000°C, при расходах: кислорода О₂=70±0,5 л/ч и азота N₂=950 л/ч. Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления на установке FPP-5000 и определения глубины диффузионного слоя методом косого шлифа [1]. Поверхностное сопротивление для диффузионных кремниевых структур должно быть равным R_S=0,6 Ом/см.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами.

ПРИМЕР 1: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Процесс проводят при следующем расходе газов на этапе загонки: О₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч; Н₂=8 л/ч и с твердого планарного источника, времени загонки бора - 30 минут при температуре 900°C, поверхностное сопротивление R_S=0,3±0,l Ом/см.

На этапе разгонки бора процесс проводят при температуре Т=1050°C, при расходах газов: О₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч и времени разгонки 50 часов.

Контроль проводят на установке FPP-5000, и глубину диффузионного шлифа определяют методом косого шлифа:

- поверхностное сопротивление R_S=0,105±0,05 Ом/см;

- глубина диффузии x_J=28 мкм.

ПРИМЕР 2: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Процесс проводят при следующем расходе газов на этапе загонки: О₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч; Н₂=8 л/ч и с твердого планарного источника. Время загонки бора 50 минут при температуре 980°C, поверхностное сопротивление R_S=0,48±0,l Ом/см.

На этапе разгонки бора процесс проводят при температуре 1100°C при расходах газов: О₂=40±0,5 л/ч; N₂=750 л/ч и времени разгонки 70 часов.

Контроль проводят на установке FPP-5000, а глубину диффузионного шлифа определяют методом косого шлифа:

- поверхностное сопротивление R_S=0,20±0,05 Ом/см;

- глубина диффузии - 68 мкм.

ПРИМЕР 3: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Процесс проводят при следующем расходе газов на этапе загонки стадии: О₂=70±0,5 л/ч; N₂=950 л/ч; Н₂=10 л/ч и с твердого планарного источника (ТЛИ). Время загонки бора 6 минут при температуре 900°C, поверхностное сопротивления R_S=0,6±0,l Ом/см.

На этапе разгонки бора процесс проводят при температуре 1250°C при расходах газов: О₂=70±0,5 л/ч; N₂=950 л/ч и времени разгонки 4 часа.

Контроль проводят на установке FPP-5000, и глубину диффузионного шлифа определяют методом косого шлифа:

- поверхностное сопротивление R_S=0,6±0,05 Ом/см;

- глубина диффузии - 7 мкм.

Оптимальное расстояние между твердым планарным источником и кремниевыми структурами равно 230 мкм.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет проводить процесс разгонки при температуре 1250°C, при этом не нарушается поверхность пластин, практически отсутствуют примеси, обеспечивается точное регулирование глубины диффузионного слоя и получение глубины 7 мкм за меньшее время - 4 часа.

Литература

1. З.Ю. Готра. Технология микроэлектронных устройств. Москва, «Радио и связь», 1991 г., стр. 128.

2. Патент №2359355, H01L 21/225, 20.06.2009.

Способ формирования затворной области силового транзистора, включающий формирование диффузионных кремниевых структур с использованием твердого планарного источника бора, отличающийся тем, что процесс проводят при температуре 900°C на этапе загонки при следующем соотношении компонентов: О₂=70±0,5 л/ч; N₂=950 л/ч; Н₂=10 л/ч и времени, равном 6 мин; на этапе разгонки процесс проводят при температуре 1250°C при следующем расходе газов: О₂=70±0,5 л/ч; N₂=950 л/ч и времени разгонки, равном 4 ч.