СПОСОБ ДИФФУЗИИ ФОСФОРА ИЗ ТВЕРДОГО ПЛАНАРНОГО ИСТОЧНИКА
METHOD OF PHOSPHORUS DIFFUSION FROM HARD PLANAR SOURCE

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых приборов и мощных кремниевых транзисторов, в частности глубокой диффузии фосфора, для формирования диффузионных кремниевых структур.
3
3
Известны способы диффузии фосфора из жидких источников: оксихлорид фосфора (POCL) и трихлорид фосфора (PCL), при которых глубина диффузии фосфора незначительна при длительностях процесса 160 часов.
Недостатком этих способов являются высокие температуры, свыше 1300°С (на этапе разгонки), и длительные временные режимы, при которых нарушается поверхность пластин, не обеспечивается точное регулирование глубины диффузии, появляются различные примеси, влияющие на качество процесса [1].
Целью изобретения является уменьшение температуры и времени проведения процесса, обеспечение точного регулирования глубины диффузионного слоя и повышение процента выхода годных изделий.
2
2
2
2
2
Поставленная цель достигается проведением процесса с использованием твердого планарного источника фосфора (ТПДФ), при следующем соотношении компонентов: N - 740 л/ч, O - 37,8±0,5 л/ч, H - 7,5 л/ч, при температуре процесса 1000°С на этапе загонки, при расходах кислорода O=37,8±0,5 л/ч и азота N=740 л/ч, при температуре Т=1150°С на этапе разгонки фосфора.
2
2
S
Сущность способа заключается в том, что на поверхности кремниевой подложки образуется слой фосфоросиликатного стекла при температуре 1000°С, за счет реакций между твердым планарным источником фосфора с кислородом и азотом, далее проводят процесс разгонки в карбидкремниевой трубе при температуре 1150°С, при расходах: кислорода O=37,8±0,5 л/ч и азота N=740 л/ч. Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления на установке FPP-5000 и определение глубины диффузионного слоя методом косого шлифа [1]. Поверхностное сопротивление для диффузионных кремниевых структур должно быть равным R=0,6 Ом/см.
Сущность изобретения подтверждается следующими примерами:
2
2
2
S
2
2
ПРИМЕР 1: Процесс проводят в однозонных диффузионных печах на установке СДОМ-3/100 с применением карбидкремниевой трубы. Кремниевые структуры размещаются на карбидкремниевых лодочках с соблюдением расстояния между структурами вместе с экранными и контрольными пластинами. Диффузионные кремниевые структуры предварительно нагревают до температуры 850°С, затем процесс проводят при следующем расходе газов: на этапе загонки - O=37,8±0,5 л/ч; N=740 л/ч; H=7,5 л/ч, и с твердого планарного источника (ТПИ), время загонки фосфора 20 минут при температуре 900°С, R=0,2±0,1 Ом/см; а на этапе разгонки процесс проводят при температуре 1000°С, при расходах газов: О=37,8±0,5 л/ч; N=740 л/ч, и времени разгонки 120 часов.
Контроль проводят на установке FPP-5000 и глубину диффузионного шлифа определяют методом косого шлифа:
S
- поверхностное сопротивление R=0,13±0,05 Ом/см;
J
- глубина диффузии x=108 мкм.
ПРИМЕР 2: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.
2
2
2
S
Процесс проводят при следующем расходе газов на этапе загонки: O=37,8±0,5 л/ч; N=740 л/ч; H=7,5 л/ч, и с твердого планарного источника (ТПДФ-100), времени загонки фосфора - 30 минут при температуре 925°С, поверхностное сопротивление R=0,3±0,1 Ом/см.
2
2
На этапе разгонки фосфора процесс проводят при температуре Т=1050°С, при расходах газов: O=37,8±0,5 л/ч; N=740 л/ч, и времени разгонки 130 часов.
Контроль проводят на установке FPP-5000 и глубину диффузионного шлифа определяют методом косого шлифа:
S
- поверхностное сопротивление R=0,105±0,05 Ом/см;
J
- глубина диффузии x=113 мкм.
ПРИМЕР 3: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.
2
2
2
S
Процесс проводят при следующем расходе газов на этапе загонки: O=37,8±0,5 л/ч; N=740 л/ч; Н=7,5 л/ч, и с твердого планарного источника (ТПДФ-100). Время загонки фосфора 40 минут при температуре 950°С, поверхностное сопротивления R=0,41±0,1 Ом/см.
2
2
На этапе разгонки фосфора процесс проводят при температуре 1080°С при расходах газов: O=37,8±0,5 л/ч; N=740 л/ч, и времени разгонки 140 часов.
Контроль проводят на установке FPP-5000, а глубину диффузионного шлифа определяют методом косого шлифа:
S
- поверхностное сопротивление R=0,18±0,05 Ом/см;
- глубина диффузии - 126 мкм.
ПРИМЕР 4: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.
2
2
2
S
Процесс проводят при следующем расходе газов на этапе загонки стадии: O=37,8±0,5 л/ч; N=740 л/ч; H=7,5 л/ч, и с твердого планарного источника (ТПДФ-100). Время загонки фосфора 50 минут при температуре 980°С, поверхностное сопротивления R=0,48±0,1 Ом/см.
2
2
На этапе разгонки фосфора процесс проводят при температуре 1100°С при расходах газов: O=37,8±0,5 л/ч; N=740 л/ч, и времени разгонки 150 часов.
Контроль проводят на установке FPP-5000 и глубину диффузионного шлифа определяют методом косого шлифа:
S
- поверхностное сопротивление R=0,20±0,05 Ом/см;
- глубина диффузии - 135 мкм.
ПРИМЕР 5: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.
2
2
2
S
Процесс проводят при следующем расходе газов на этапе загонки: O=37,8±0,5 л/ч; N=740 л/ч; H=7,5 л/ч, и с твердого планарного источника (ТПДФ-100). Время загонки фосфора 60 минут при температуре 1000°С, поверхностное сопротивления R=0,6±0,1 Ом/см.
2
3
На этапе разгонки фосфора процесс проводят при температуре 1150°С при расходах газов: О=37,8±0,5 л/ч; N=740 л/ч, и времени разгонки 160 часов.
Контроль проводят на установке FPP-5000 и глубину диффузионного шлифа определяют методом косого шлифа:
S
- поверхностное сопротивление R=0,25±0,05 Ом/см;
- глубина диффузии - 155 мкм.
Оптимальное расстояние между твердым планарным источником и кремниевыми структурами равна 4 мм.
Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет проводить процесс разгонки при температуре 1150°С, при этом не нарушается поверхность пластин, практически отсутствуют примеси, обеспечивается точное регулирование глубины диффузионного слоя и получение глубины 160±20 мкм за 160 часов.