СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ СТРУКТУРЫ
FABRICATION OF SEMICONDUCTOR STRUCTURE

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковых структур с пониженной плотностью дефектов.
Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Пат. 5108944 США, МКИ H01L 21/265] путем создания на поверхности p-типа кремниевой пластины эпитаксиального слоя n-типа проводимости, в котором легированием формируют изолирующие области, а также карманы для создания транзисторных структур. Способ предусматривает одновременное создание комплементарных МОП-ПТ, канал которых формируют с использованием процесса диффузии. Электроды затвора МОП-ПТ создают применяя технологию самосовмещения. Поликремниевые затворы МОП-ПТ имеют тот же тип проводимости, что и области их стоков. В таких полупроводниковых структурах из-за низкой технологичности снижается стабильность электрофизических параметров структур.
+
+
+
2
Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Пат. 5087576 США, МКИ H01L 21/265] путем имплантации ионов примеси при повышенной температуре подложки, позволяющий уменьшить степень имплантационного повреждения. Предварительно очищенная подложка имплантируется ионами Аl, Ga и N  при 623-1023°С. Образующийся сильнолегированный и поврежденный приповерхностный слой удаляется предварительным окислением при 1000-1500°С и последующим травлением. Подложка подвергается заключительному отжигу при 1200°С для полной активации легирующей примеси.
Недостатками этого способа являются:
- повышенная плотность дефектов в полупроводниковых структурах;
- низкая технологичность;
- образование механических напряжений.
Задача, решаемая изобретением: снижение плотности дефектов в полупроводниковых структурах, обеспечивающее улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных.
Задача решается путем ионного внедрения бора с энергией 25 кэВ в предварительно аморфизированную поверхность кремниевой подложки ионами кремния с большой дозой, что позволяет воспроизводимо формировать мелкие сильнолегированные р-слои с меньшими кристаллическими нарушениями и лучшими электрическими параметрами.
15
-2
14
-2
15
-2
r
2
Технология способа состоит в следующем: в подложке кремния т-типа проводимости проводят имплантацию ионов кремния с энергией 100 кэВ, дозой 1·10 см, затем - ионов кремния с энергией 60 кэВ, дозой 6·10 см, и после этого проводят ионное внедрение бора с энергией 25 кэВ, дозой 2·10 см. Далее структуру подвергают отжигу в потоке A-H, в начале в течение 60 мин при 600°С, а затем при 900°С в течение 10 мин. Двойная ионная имплантация кремния обеспечивает формирование однородного аморфного слоя толщиной 220 нм. В этом случае аморфизированный поверхностный слой кремния препятствует каналированию ионов бора. Затем в однородном слое кремния формируют активные области полупроводникового прибора по стандартной технологии.
15
-2
15
-2
14
-2
Предложенный способ изготовления полупроводниковой структуры путем ионного внедрения бора с энергией 25 кэВ, дозой 2·10 см, в предварительно аморфизированную поверхность кремниевой подложки ионами кремния сначала энергией 100 кэВ, дозой 1·10 см, затем энергией 60 кэВ, дозой 6·10 см с последующим отжигом в два этапа: первый этап - в течение 60 мин при 600°С, второй этап - в течение 10 мин при 900°С позволяет повысить процент выхода приборов и улучшить их надежность.
По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые структуры. Результаты обработки представлены в таблице.
Параметры п/п структур, изготовленных по стандартной технологии
Параметры п/п структур, изготовленных по предлагаемой технологии
плотность дефектов, см<sup>-2</sup>
Ток утечки, I<sub>ут</sub>·10<sup>10</sup>, A
плотность дефектов, см<sup>-2</sup>
Ток утечки, I<sub>ут</sub>·10<sup>10</sup>, A
8,1·10<sup>5</sup>
28
4,3·10<sup>3</sup>
1,4
9,4·10<sup>5</sup>
39
5,2·10<sup>3</sup>
1,9
6,5·10<sup>5</sup>
16
3,8·10<sup>3</sup>
0,8
7,3·10<sup>5</sup>
21
4,1·10<sup>3</sup>
1,2
5,9·10<sup>5</sup>
14
3,4·10<sup>3</sup>
0,7
8,2·10<sup>5</sup>
30
4,0·10<sup>3</sup>
1,5
7,6·10<sup>5</sup>
23
3,7·10<sup>3</sup>
1,1
8,7·10<sup>5</sup>
32
4,5·10<sup>3</sup>
1,6
9,2·10<sup>5</sup>
34
4,6·10<sup>3</sup>
1,7
6,8·10<sup>5</sup>
18
3,9·10<sup>3</sup>
0,9
Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 21,6%.
Технический результат - снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных.
Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.