СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СТРУКТУРЫ
METHOD OF MAKING SEMICONDUCTOR STRUCTURE

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковых структур с пониженной плотностью дефектов.
Известен способ изготовления полупроводниковой структуры с низкой дефектностью [пат. 4962051 США, МКИ H01L 21/265], за счет формирования промежуточного слоя легированного изовалентной примесью с последующим наращиванием эпитаксиального слоя полупроводника. В результате образуется большое количество дислокации несоответствия на границе раздела слой-подложка. При этом на границе раздела эпитаксиальный слой - слой легированный изовалентной примесью возникают дислокации несоответствия, которые геттерируют примеси и дефекты из эпитаксиального слоя. В таких полупроводниковых структурах образуются дополнительные механические напряжения, которые приводят к созданию дефектов и ухудшению электрофизических параметров структур.
Известен способ изготовления полупроводниковой структуры с низкой плотностью дислокации [пат. 5063166 США, МКИ H01L 21/265] путем имплантации двух зарядных ионов бора с энергией 350 кэВ с последующим быстрым термическим отжигом при 950°С в течение 25 с. В результате образуется слой с пониженной плотностью дислокации. На этом слое затем выращивается эпитаксиальный слой с пониженной плотностью дислокации, на котором в последующем создают активные области полупроводниковых приборов.
Недостатками этого способа являются:
- повышенная плотность дефектов в полупроводниковых структурах;
- повышенные токи утечки;
- низкая технологическая воспроизводимость.
Задача, решаемая изобретением: снижение плотности дефектов в полупроводниковых структурах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных.
2
Задача решается путем рекристаллизации аморфизированного слоя кремния электронными лучами, бомбардировкой одновременно обеих сторон кремниевой пластины, нижний луч обеспечивает равномерный нагрев до температуры 1100°С, а верхний луч сканирует поверхность пластины со скоростью 1-5 мм/с, с плотностью мощности 45÷55 Вт/см, вызывая локальное расплавление верхнего слоя кремния.
Рекристаллизация аморфизированного слоя кремния электронными лучами снижает дефектность в структурах и величину заряда на границе раздела кремний-диоксид кремния, обуславливая улучшение параметров структур.
18
-2
2
Технология способа состоит в следующем: в исходные пластины кремния формируют изолирующий слой диоксида кремния имплантацией ионов кислорода при энергии 150÷200 кэВ с интегральной дозой 1,8·10 см. Затем проводят рекристаллизацию аморфизированного слоя кремния электронными лучами, бомбардировкой одновременно обеих сторон кремниевой пластины. Нижний луч обеспечивает равномерный нагрев до температуры 1100°С, а верхний луч сканирует поверхность пластины со скоростью 1-5 мм/с, с плотностью мощности 45÷55 Вт/см, вызывая локальное расплавление верхнего слоя кремния. Рекристаллизацию проводят в атмосфере аргона. По мере охлаждения пластин образуется высококачественный монокристаллический слой кремния, пригодный для формирования активных приборов по стандартной технологии.
По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты обработки представлены в таблице 1.
Таблица 1
Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по стандартной технологии
Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по предлагаемой технологии
Ток утечки, I ут ·10<sup>13</sup> А
Плотность дефектов, см<sup>-2</sup>
Ток утечки, I ут ·10<sup>13</sup> А
Плотность дефектов, см<sup>-2</sup>
4,7
1,5·10<sup>4</sup>
0,6
3,4·10<sup>2</sup>
4,5
1,8·10<sup>4</sup>
0,4
4,6·10<sup>2</sup>
4,5
2,7·10<sup>4</sup>
0,5
3,4·10<sup>2</sup>
5,3
1,2·10<sup>4</sup>
0,1
1,1·10<sup>2</sup>
5,2
2,5·10<sup>4</sup>
0,6
1,5·10<sup>2</sup>
5,7
1·10<sup>4</sup>
0,7
0,7·10<sup>2</sup>
4,6
4,6·10<sup>4</sup>
0,3
7,5·10<sup>2</sup>
4,9
3,5·10<sup>4</sup>
0,6
2,2·10<sup>2</sup>
4,4
8·10<sup>4</sup>
0,2
8,9·10<sup>2</sup>
4,9
2·10<sup>4</sup>
0,4
2,1·10<sup>2</sup>
4,7
3,2·10<sup>4</sup>
0,6
2,4·10<sup>2</sup>
5,4
1,7·10<sup>4</sup>
0,7
1,9·10<sup>2</sup>
5,0
5·10<sup>4</sup>
0,3
4,4·10<sup>2</sup>
Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 20,5%.
Технический результат: снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличения процента выхода годных приборов.
Стабильность параметров во всем эксплутационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.
2
Предложенный способ изготовления полупроводниковой структуры путем рекристаллизации аморфизированного слоя кремния электронными лучами, бомбардировкой одновременно обеих сторон кремниевой пластины, обеспечивая равномерный нагрев нижней стороны пластины до температуры 1100°С и сканируя поверхность пластины со скоростью 1-5 мм/с, с плотностью мощности 45÷55 Вт/см, вызывая локальное расплавление верхнего слоя кремния, позволяет повысить процент выхода годных приборов, улучшить их качество и надежность.