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.
1-x
x
Известен способ изготовления полупроводниковой структуры [Пат. 5013681 США, МКИ H01L 21/20] путем последовательного наращивания на поверхности первой кремниевой подложки слоя буферного кремния и Si Ge, используемого в качестве ограничителя травления. Затем проводятся операции эпитаксиального наращивания активного слоя кремния и окисления поверхности структуры с целью формирования верхнего слоя диоксида кремния. Первая подложка присоединяется с лицевой поверхностью к окисленной лицевой поверхности второй подложки кремния в процессе отжига в окислительной атмосфере при температуре 700-1000°С. Затем слой кремния второй подложки и буферный слой кремния удаляются. В таких полупроводниковых структурах из-за наличия неровностей и шероховатостей поверхности присоединяющих пластин образуются дефекты, которые ухудшают электрофизические параметры полупроводниковых структур.
Известен способ изготовления полупроводниковой структуры [Заявка 1246851 Япония, МКИ H01L 21/94] путем нанесения на поверхность основания из молибдена и кремниевой пластины слоя диоксида кремния методом термического окисления во втором случае или методом химического осаждения из газовой фазы в первом случае. Затем кремниевую пластину и молибденовое основание, обращенные друг к другу слоем диоксида кремния, приводят в контакт и склеивают. Последующей шлифовкой и полировкой кремниевой пластины с тыльной стороны добиваются получения поверхности требуемого класса обработки.
Недостатками этого способа являются:
- повышенная плотность дефектов в полупроводниковых структурах;
- образование механических напряжений;
- сложность технологического процесса.
Задача, решаемая изобретением, - снижение плотности дефектов в полупроводниковых структурах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных.
6
Задача решается путем формирования оксинитридного пористого кремния азотированием пластин с пористым кремнием при температуре 1000°С в диффузионной печи в среде аммиака в течение 1-2 часа с последующим отжигом при температуре 1200°С в атмосфере аммиака при давлении (9-10)·10 Па.
Образование слоя нитрида кремния между нитрированным пористым кремнием и пластиной кремния снижает дефектность в структурах и величину заряда на границе раздела кремний - пористый кремний, обусловливая улучшение параметров структур за счет снижения механических напряжений.
2
6
Технология способа состоит в следующем: на пластине кремния p типа проводимости с ориентацией (100) и удельным сопротивлением (3-5) Ом·см формируют слой пористого кремния толщиной 280-300 нм анодным окислением в электрохимической ячейке с 5 вес.% HF и плотностью тока 0,5 мА/см. Затем проводят азотирование пластин с пористым кремнием при температуре 1000°С в диффузионной печи в среде аммиака, окисление пластин с пористым кремнием осуществляется в парах воды при 850°С в течение 1-2 час. Азотирование в среде аммиака ведет к образованию слоя нитрида кремния после отжига при температуре 1200°С и давлении (9-10)·10 Па. После наращивают эпитаксиальный слой кремния и в нем формируют активные области полупроводникового прибора по стандартной технологии.
По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты обработки представлены в таблице 1.
Таблица
Параметры п\п структур, изготовленных по стандартной технологии
Параметры п\п структур, изготовленных по предлагаемой технологии
подвижность, см<sup>2</sup>/В·с
плотность дефектов, см<sup>-2</sup>
подвижность, см<sup>2</sup>/В·с
плотность дефектов см<sup>-2</sup>
476
5·10<sup>5</sup>
650
3,4·10<sup>3</sup>
451
8·10<sup>5</sup>
625
5,7·10<sup>3</sup>
459
7·10<sup>5</sup>
631
4,3·10<sup>3</sup>
532
2·10<sup>5</sup>
678
1,2·10<sup>3</sup>
521
2,5·10<sup>5</sup>
697
1,6·10<sup>3</sup>
570
1·10<sup>5</sup>
750
1,1·10<sup>3</sup>
464
6·10<sup>5</sup>
621
3,5·10<sup>3</sup>
497
3,5·10<sup>5</sup>
684
1,9·10<sup>3</sup>
448
8,5·10<sup>5</sup>
615
5,8·10<sup>3</sup>
490
4·10<sup>5</sup>
673
2,4·10<sup>3</sup>
473
5,2·10<sup>5</sup>
648
3,6·10<sup>3</sup>
545
1,7·10<sup>5</sup>
706
1,1·10<sup>3</sup>
503
3·10<sup>5</sup>
682
1,8·10<sup>3</sup>
Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 22,8%.
Технический результат: снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличения процента выхода годных приборов.
Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.
6
Предложенный способ изготовления полупроводниковой структуры путем формирования оксинитридного пористого кремния азотированием пластин с пористым кремнием при температуре 1000°С в диффузионной печи в среде аммиака в течение 1-2 часа с последующим отжигом при температуре 1200°С в атмосфере аммиака при давлении (9-10)·10 Па позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.