СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СТРУКТУРЫ
MANUFACTURING METHOD OF SEMICONDUCTOR STRUCTURE

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковых структур с пониженными токами утечки и устойчивых к тиристорному эффекту.
+
+
+
+
+
Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Заявка 2128474, Япония, МКИ H01L 29/784] путем создания в подложке двух p-областей, внутри которых формируются n участки, а между p-областями создается р-участок, этот участок и n области замыкаются общим электродом истока, сток располагается снизу подложки на промежуточном р-слое. В таких полупроводниковых приборах из-за низкой технологичности процессов увеличивается разброс параметров и снижается качество и надежность приборов.
Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Пат. 4970568 США, МКИ H01L 27/02] путем формирования геттера в объеме кремниевой пластины с различной шириной бездефектной зоны под элементами с разной глубиной залегания активных областей. При формировании структур ширину бездефектной области под р-карманом, в котором располагают n-канальный транзистор, делают больше, чем ширина этой области под р-областями истока/стока р-канального транзистора.
Недостатками этого способа являются
- значительные утечки;
- низкая технологическая воспроизводимость;
- повышенная плотность дефектов.
Задача, решаемая изобретением: снижение значений токов утечек и подавление паразитного тиристорного эффекта в полупроводниковых структурах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных.
16
-3
Задача решается тем, что геттер формируют путем имплантации атомов кислорода в кремниевую пластину с концентрацией (1,6-1,8)·10 см с последующим отжигом пластин кремния в течение 4-6 часов в сухом кислороде при температуре 1100-1200°С и разгонной примеси в n-область в течение 6-9 часов в атмосфере азота при температуре 600-800°С.
16
-3
Технология способа состоит в следующем: в исходные пластины р-Si с ориентацией (100) имплантируют атомы кислорода с концентрацией (1,6-1,8)·10 см, после предварительного окисления и имплантации n-областей, пластины кремния отжигали в течение 4-6 часов в сухом кислороде при температуре 1100-1200°С, что обеспечивало кислородное обеднение приповерхностных областей пластины. Затем осуществляли разгонку примеси в n-область в атмосфере азота при температуре 600-800°С для формирования активных центров в объеме подложки. При последующих термических процессах формирования структур центры укрупняются и адсорбируют ионы металлов, обеспечивая приповерхностные области пластин низкой концентрацией кислорода и увеличение диффузионной длины неосновных носителей. В объеме пластины при этом создаются зоны с большой плотностью дефектов и малой диффузионной длины, тем самым обеспечивают уменьшение коэффициента усиления паразитных транзисторов по току и подавление паразитного тиристорного эффекта.
Затем формировали области полупроводникового прибора по стандартной технологии.
По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые структуры. Результаты представлены в таблице.
Таблица
Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по стандартной технологии
Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по предлагаемой технологии
Инверсный коэффици-ент усиления
Ток утечки, Iут·10<sup>-11</sup> А
Плотность дефектов,см<sup>-2</sup>
Инверсный коэффициент усиления
Ток утечки, Iут·10<sup>-11</sup> А
Плотность дефектов,см<sup>-2</sup>
0,27
47,6
5·10<sup>2</sup>
0,05
0,6
4,2
0,25
45,1
8·10<sup>2</sup>
0,045
0,61
6,7
0.2
45,9
7·10<sup>2</sup>
0,04
0.64
5,4
0,19
53,2
2·10<sup>2</sup>
0,035
0,17
1,1
0,28
52,1
2,5·10<sup>2</sup>
0,044
0,7
1,5
0,2
57
1·10<sup>2</sup>
0,042
0,73
0,7
0,18
46,4
6·10<sup>2</sup>
0,034
0,6
4,5
0,22
49,7
3,5·10<sup>2</sup>
0,046
0,67
2,2
0,12
44,8
8.5·10<sup>2</sup>
0,025
0,64
6,9
0,24
49
4·10<sup>2</sup>
0,05
0,6
3,1
0,2
47,3
5,2·10<sup>2</sup>
0,032
0,62
4,4
0,18
54,5
1,7·10<sup>2</sup>
0,03
0,7
0,9
0,16
50,3
3·10<sup>2</sup>
0,028
0,65
1,4
Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур, на партии пластин сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 18%.
Технический результат: снижение значений токов утечек и подавление паразитного тиристорного эффекта, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных приборов.
Стабильность параметров во всем эксплутационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.
16
-3
Предложенный способ изготовления полупроводниковой структуры формированием геттера путем имплантации атомов кислорода в кремниевую пластину с концентрацией (1,6-1,8)·10 см с последующим отжигом пластин кремния в течение 4-6 часов в сухом кислороде при температуре 1100-1200°С и разгонной примеси в n-область в течение 6-9 часов в атмосфере азота при температуре 600-800°С позволяет повысить процент выхода годных приборов, улучшить их качество и надежность.