СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА
METHOD OF MAKING SEMICONDUCTOR DEVICE

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления транзисторов со структурой кремний на изоляторе, с пониженной плотностью дефектов.
Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Патент 2165620, Япония, МКИ H01L 21/20] путем формирования кремниевой полупроводниковой пленки на поверхности диэлектрической подложки. В таких полупроводниковых приборах из-за рассогласования кристаллических решеток кремния и сапфира образуются дефекты, которые ухудшают параметры полупроводниковых приборов.
12
13
-2
Наиболее близким из известных является способ изготовления полупроводникового прибора [Патент РФ №2330349, МКИ H01L 29/161] путем обработки диэлектрической подложки ионами кислорода дозой 5·10-10 см с энергией 15-30 кэВ и отжигом при температуре 300°C в течение 35 с, с последующим эпитаксиальным наращиванием кремниевой пленки на диэлектрическую подложку.
Недостатками этого способа являются:
- повышенная плотность дефектов в полупроводниковых структурах;
- низкая технологическая воспроизводимость;
- ухудшение статических параметров приборов.
Задача, решаемая изобретением, - снижение плотности дефектов в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных.
15
-2
15
-2
Задача решается путем наращивания пленки кремния на диэлектрическую подложку с последующей аморфизацией пленки ионами кремния в две стадии: первую стадию проводят при дозе 10 см и энергии 100-130 кэВ, вторую стадию проводят при дозе 2·10 см и энергии 50-70 кэВ, после каждой стадии аморфизации проводят отжиг при температуре 950-1100°C в течение 20-60 мин в водороде, затем на пленке кремния создают полупроводниковый прибор по стандартной технологии.
Аморфизация кремниевого слоя обработкой ионами кремния с последующим его отжигом при температуре 950-1100°C уменьшает дефекты структуры, обуславливая улучшение параметров приборов за счет снижения центров рекомбинации.
12
15
-2
15
-2
15
-2
Технология способа состоит в следующем: сапфировую подложку обрабатывают ионами кислорода дозой 5·10-10 см с энергией 15-30 кэВ, с последующим отжигом при температуре 300°C в течение 35 с. Затем наращивают эпитаксиальную кремниевую пленку на диэлектрическую подложку. Далее нанесенный слой кремния аморфизируют ионами кремния в две стадии: первая при дозе 10 см и энергии 100-130 кэВ, с последующим отжигом при температуре 950-1100°C в течение 20-60 мин в атмосфере водорода; вторая стадия при дозе 2·10 см и энергии 50-70 кэВ, с последующим отжигом при температуре 950-1100°C в течение 20-60 мин в водороде. В последующем на пленке кремния создают полупроводниковый прибор по стандартной технологии.
По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты исследований представлены в табл.1.
Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых приборов на партии пластин, сформированных в оптимальном технологическом режиме, увеличился на 12.5%.
Таблица 1.
Параметры приборов
Параметры приборов, изготовленных по стандартной технологии
Параметры приборов, изготовленных по предлагаемой технологии
Подвижность, см<sup>2</sup>/В·с
Плотность дефектов, 10<sup>3</sup> см<sup>-2</sup>
Подвижность, см<sup>2</sup>/В·с
Плотность дефектов, 10<sup>3</sup> см<sup>-2</sup>
648
42
820
1.1
610
67
795
2.3
603
54
791
1.7
718
11
894
0.4
694
15
885
0.8
739
7
905
0.2
608
45
790
1.2
672
22
852
0.9
601
69
784
2.4
665
31
876
1.4
643
44
815
1.3
597
72
775
2.6
Технический результат: снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов.
Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.
15
-2
15
-2
Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем аморфизации ионами кремния слоя кремния на сапфире в две стадии: первую стадию проводят при дозе 10 см и энергии 100-130 кэВ, вторую стадию проводят при дозе 2·10 см и энергии 50-70 кэВ, и отжиг при температуре 950-1100°C в течение 20-60 мин в водороде позволяет повысить процент выхода годных и улучшить их надежность.