Способ изготовления @ - @ - @ - @ -структур

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ р-п-р-л СТРУКТУР в окисляющей атмосфере, включающий шлифоварку пластин п -кремния, отмывку поверхностей, нанесение на обе стороны спиртового или водного раствора азотнокислого алюминияи борной кислоты, первую термообработку при температуре диффузии, создание второй термообработкой на одной из сторон пластины п-слоя путем диффузии фосфора, отличающийся тем, что, с целью улучшения параметров структур и повышения их воспроизводимости,обе термообработки пластин проводят в гешогенсодержащей среде, после первой термообработки осуществляют стравливание образовавшейся двуокиси кремния с поверхностей пластины, затем на одну из сторон пластины наносят пленку двуокиси кремния, легированную бором, а на другую - пленку двуокиси кремния,легированную фосфором, и § пластины подвергают термообработке, аналогичной первой.(Л

„„SU„„ A

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК 3(50 Н 01 L 21/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA

К ABTOPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3 и борной кислоты, первую термообработку при температуре диффузии, создание второй термообработкой на одной из сторон пластины П -слоя путем диффузии фосфора, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения параметров структур и повышения их воспроизводимости,обе термообработки пластин проводят в галогенсодержащей среде, после первой термообработки осуществляют стравливание образовавшейся двуокиси кремния с поверхноатей пластины, затем на одну из сторон пластины наносят пленку двуокиси кремния, легированную бором, а на другую — пленку двуокиси кремния, легированную фосфором, и

C пластины подвергают термообработке, аналогичной первой. (21) 2672306/ 18-25 (22) 10 .10. 78 (46 ) 15. 06. 84. Бюл. М 22 (72) H.À.Ñîáîëåâ, E.È.Øåê (71) Ордена Ленина физико-технический институт им. A.Ô.Èoôôå AH СССР (53) 621.382(088.8) (56) 1. Заявка ФРГ 9 2162948, кл. 12 g 17/34, опублик, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

М 580774, кл. Н 01 L 21/22, 1976 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ р-и-р-и

СТРУКТУР в окисляющей атмосфере, включающий шлифоварку пластин п -кремния, отмывку поверхностей, нанесение на обе стороны спиртового или водного раствора азотнокислого алюминия

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

686556

Изобретение относится к производству полупроводниковых приборов, в частности к способам изготовления многослойных структур мощных тиристоров.

Известен способ изготовления 5 р- и- р-и -структур, заключающийся в том, что создание р- и -переходов осуществляется в изолированной амплитуде под вакуумом либо в инертной среде (11 . 10

Недостатками известного способа являются необходимость применения сложной оснастки и высокая себестоимость.

Наиболее близким техническим реше- 5 нием к изобретению является способ изготовления р-и-р-11-структур в окисляющей атмосфере, включающий шлифовку пластин из и -кремния, отмывку поверхностей, нанесение на обе стороны спиртового или водного .раствора азотнокислого алюминия или борной кислоты, первую термообработку при температуре диффузии, создание второй термообработкой на одной из стороны пластины и -слоя путем диффузии фосфора (2) .

По известному способу первую термообработку пластины при температуре диффузии проводят в течение

10-50 ч в окислительной среде, ЗО наносят на одну поверхность концентрированный раствор борной кислоты, наносят на зту же сторону слой двуокиси кремния толщиной 2 мкм, создают на противоположной стороне п-слой путем диффузии фосфора в течение

2-5 ч в окислительной атмосфере.

Недостатком известного способа является то, что на поверхности пластины создаются источники неконт- 40 ролируемых загрязнений в результате таких операций как шлифовка микропорошком, содержащем значительное количество таких неконтролируемых примесей как Fe, Au, Cu, Co и др.; отмывка и травление поверхностей пластин в химических реактивах, также содержащих неконтролируемые примеси. Эти загрязнения затрудняют контролЬ чистоты диффузионных процессов. Кроме того, загрязнения вносятся из окружающей атмосферы, в которой присутствуют неконтролируемые примеси тяжелых металлов, содержащихся в нагревательных элементах, квар-, цевых трубках и лодочках, т.е. атмос-55 фера, окружающая полупроводниковые пластины во время диффузионных процессов, не позволяет обеспечить должный уровень чистоты этих процессов.

Наличие в кремнии нежелательных 60 примесей таких как Na, К и др. и большая подвижность этих элементов во время диффузионных процессов приводят к тому, что качество приборов, зависит в большой мере от таких загряэнений. Кроме того, нанесение т лько с одной стороны пластины слоя двуокиси кремния толщиной не менее

2 мкм приводит к возникновению термодефектов.

Это ухудшает параметры структуры и снижает воспроизводимость.

Целью изобретения является улучшение параметров структур и повышение их воспроизводимости.

Поставленная цель достигается тем, что по предложенному способу обе термообработки пластины проводят в галогенсодержащей среде, после первой термообработки осуществляют стравливание образовавшейся двуокиси кремния с поверхностей пластины, затем на одну из сторон пластины наносят пленку двуокиси кремния, легированную бором, а на другую сторонупленку двуокиси кремния, легирован ную фосфором, и пластины подвергают термообработке, аналогичной первой.

В способе исключаются условия, при которых имеется возможность проникновения в полупроводник, перераспределения и возникновения в нем неконтролируемых примесей благодаря тому, что обе высокотемпературные диффузионные операции проводятся в галогенсодержащей окислительной атмосфере и вторая диффузия происходит при наличии слоев двуокиси кремния с обеих сторон пластины. При этом неконтролируемые примеси, содержащиеся на поверхности пластины или в окружающей атмосфере, или в самом Si, связываются

1 ионами галогена, и не диффундируют в объем, образуя летучие галогенсодержащие соединения металлов или комплексы в слое двуокиси Si и на границе раздела Si — Si0 . Слой Я О, выращенный во время первой термообработки, оказывается насыщенным существенным количеством загрязняющих примесей, которые диффундировали через него к поверхности для образования летучих галогенсодержащих соединений или образовывали в нем комплексы, поэтому операция стравливания двуокиси кремния искзчочает контакт пластины и слоя SiC2, насыщенного неконтролируемыми. примесями и, следовательно, могущего служить их источником во время второй термообработки. Нанесение слоев Si02, легированных В и P с обеих сторон пластины, не приводит к возникновению термодефектов, поскольку термонапряжения возникают во время второй термообработки симметрично с двух сторон и друг друга компенсируют.

Таким образоМ, в описываемом способе наличие неконтролируемых примесей не приводит к их диффузии в объем и исключается возможность образования термодефектов. Это по686556

Результаты сравнительного анализа партий структур, изготовленных по способу, описанному в прототипе, и по предложенному способу, приведены в таблице. кроме того, отсутствие неконтролируемых примесей в окружающей атмосфере сушественно (более чем в

5 раз) увеличивает срок службы диффузионных кварцевых труб, что

10 приводит к снижению себестоимости структур.

55 — 65

20 Прототип

90 — 100

ПредЛага- 85 емый

Составитель Г. Угличина корректор Г.Решетник

Редактор Л.утехина Техред А.Бабинец

Заказ 3996/2 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035,Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 зволяет улучшить параметры изготовляемых структур и повысть их воспроиэводимость.

Пример. Осуществляют изготовление p-n-p-n -структур. Пластину из п-кремния шлифуют и отмывают ее поверхности. Затем ча обе стороны . кремниевой пластины наносят растворы азотнокислого алюминия (0,1-2%) и борной кислоты (0,01-1%) и пластины подвергают термообработке при температуре диффузии 1250 С в течение 10-50 ч в атмосфере кислорода (расход 0,3-1,5 л/мин) и паров четыреххлористого углерода (концентрация 0,5-2,5 мол.Ъ). После этого в .плавиковой кислоте стравливают образовавшуюся двуокись кремния. Затем на одну из сторон пластины наносят пленку двуокиси кремния, легированную бором (концентрация атомов бора в пленке 1 ° 10 " -1-10 см ).

На другую сторону пластины наносят пленку двуокиси кремния, легированную фосфором (концентрация атомов фосфора в пленке 2-10 - 1 10 сМ 3) и пластину подвергают термообработке при 1250 С в течение 2-5 ч в атмосо фере, аналогичной атмосфере первой термообработки. Далее обработку ведут по стандартной технологии.

Как видно из сравнительных данных, предлагаемый способ дает возможность улучшить параметры структуры и повысить воспроизводимость.