Способ изготовления полупроводниковой структуры
METHOD OF MAKING SEMICONDUCTOR STRUCTURE

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии получения кремниевых пленок на сапфире с пониженной дефектностью.
-8
Известен способ формирования полупроводниковой структуры [Заявка №2248556 Великобритания, МКИ C23C 14/24] выращиванием посредством молекулярно лучевой эпитаксии полупроводниковых соединений GaAs на подложках Si или GaAs. Для формирования пленок используют газообразные вещества, например хлориды, бромиды или фториды Ga или In, а также PH3 или AsH3, очищенные от углерода C. Для проведения процесса обеспечивается давление 1,33*10 Па, нагрев подложки до 650°C. В таких полупроводниковых структурах из-за нетехнологичности процесса имплантации образуется большое количество дефектов, которые ухудшают параметры приборов.
Известен способ изготовления полупроводниковой структуры [Заявка №2165820 Япония, МКИ H01L 21/20] выращиванием полупроводниковых тонких пленок для создания структур кремний на сапфире. Для этого аморфную кремниевую пленку приводят в контакт с плоским графитовым основанием, содержащим на своей поверхности точечные выступы, которые располагаются на фиксированном расстоянии друг от друга. После этого структуру подвергают отжигу при температуре 500-700°C для роста твердой фазы. Кристаллические зерна растут в двух противоположных направлениях, соприкасаются друг с другом, в результате чего образуются проводящие границы между зернами. Затем структура окисляется. Графитовое основание выполняет функции затравки для твердофазного роста.
Недостатками способа являются:
- высокие значения токов утечек;
- высокая дефектность;
- низкая технологичность.
Задача, решаемая изобретением: снижение токов утечек, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.
Задача решается путем формирования на сапфировой подложке кремниевой пленки n+-слоя, с последующим наращиванием слоя n кремния после проведения отжига подложек в водороде в течение 2 часов при температуре 1250°C.
3
3
20
-3
15
-3
Технология способа состоит в следующем: сапфировую подложку отжигают в атмосфере водорода в течение 2 часов при температуре 1250°C для улучшения поверхности. Затем пленка кремния наращивается пиролизом силана в атмосфере водорода при температуре 1000-1030°C в два этапа: сначала выращивают n+-слой кремния, легированный из PH, с концентрацией примеси 10 см, со скоростью роста 5 мкм/мин, затем наращивают n-слой кремния, легированный AsH, с концентрацией примеси 4*10 см, со скоростью роста 2,3 мкм/мин, с последующим термическим отжигом при температуре 600°C в течение 15 минут в атмосфере водорода. Затем формируют n-канальные полевые транзисторы и электроды стока, истока и затвора по стандартной технологии.
По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы структуры. Результаты обработки представлены в таблице.
Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых приборов на партии пластин сформированных в оптимальном режиме увеличился на 12,8%.
Технический результат: снижение токов утечек, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, 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 формирования на сапфировой подложке кремниевой пленки n+-слоя с последующим наращиванием слоя n кремния, после проведения отжига подложек в водороде в течение 2 часов при температуре 1250°C позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.