СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА
METHOD FOR MANUFACTURING OF SEMICONDUCTOR DEVICE

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления транзисторов - кремний на изоляторе с высокой радиационной стойкостью.
Известен способ изготовления полупроводникового прибора с улучшенной радиационной стойкостью [Заявка 225036, Япония, МКИ H01L 21/336] путем имплантации подложки кремния p-типа проводимости с последующим осаждением на ней слоя поликристаллического кремния, легированного фосфором, и проведения имплантации ионов мышьяка в области стока и истока и создания диэлектрической изоляции. Полупроводниковые приборы, изготовленные таким способом, имеют значительные по площади области, которые ухудшают электрические характеристики и параметры полупроводниковых приборов.
Известен способ изготовления радиационно-стойкого полупроводникового прибора [Заявка 2667442, Франция, МКИ H01L 23/552] путем наращивания эпитаксиального слаболегированного активного слоя на поверхности сильнолегированной полупроводниковой подложки p- или n-типа проводимости, на которой затем имплантируются ионы кислорода для формирования скрытого изолирующего слоя диоксида кремния, устраняя влияние радиационно-индуцированных зарядов на характеристики активного слоя прибора.
Недостатками этого способа являются:
- появление избыточных токов утечки;
- нарушение структуры эпитаксиального слоя;
- плохая технологическая воспроизводимость.
Задача, решаемая изобретением - повышение радиационной стойкости в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов.
13
-2
Задача решается тем, что после формирования скрытого изолирующего слоя диоксида кремния полупроводниковую структуру обрабатывают ионами фтора дозой (4-6)·10cм с энергией 80-100 кэВ с последующим проведением термического отжига при температуре 800-1100°C в течение 30-60 сек.
18
-2
13
-2
Технология способа состоит в следующем: в исходные пластины кремния формируют изолирующий слой диоксида кремния имплантацией ионов кислорода при энергии 180÷200 кэВ с интегральной дозой 1,8·10см. Затем полупроводниковые структуры обрабатывают ионами фтора дозой (4-6)·10см с энергией 80-100 кэВ так, чтобы максимум концентрации в окисле находился на границе раздела - верхний слой кремния - скрытый диоксид кремния. Для снижения радиационных поверхностей в верхнем слое кремния, полученных в процессе ионной имплантации, проводится термический отжиг при температуре 800-1100°C в течение 30-60 сек. Далее в активном слое кремния создают полупроводниковые приборы по стандартной технологии.
По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые структуры. Результаты представлены в таблице.
Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по стандартной технологии
Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по предлагаемой технологии
Подвижность, см<sup>2</sup>/В·с
Плотность дефектов, см<sup>-2</sup>
Ток утечки, Iут·10<sup>13 </sup>A
Подвижность, см<sup>2</sup>/В·с
Плотность дефектов, см<sup>-2</sup>
Ток утечки, Iут·10<sup>13 </sup>A
470
5·10<sup>5</sup>
8,5
650
4·10<sup>3</sup>
0,4
450
8·10<sup>5</sup>
10,3
610
6·10<sup>3</sup>
0,6
450
7·10<sup>5</sup>
12,1
600
5·10<sup>3</sup>
0,7
530
2·10<sup>5</sup>
5,2
670
1·10<sup>3</sup>
0,25
520
2·10<sup>5</sup>
4,8
690
1·10<sup>3</sup>
0,21
570
1·10<sup>5</sup>
4,2
730
0,7·10<sup>3</sup>
0,2
460
6·10<sup>5</sup>
10,1
600
4·10<sup>3</sup>
0,55
490
3·10<sup>5</sup>
7,9
670
2·10<sup>3</sup>
0,38
440
8·10<sup>5</sup>
9,8
600
6·10<sup>3</sup>
0,51
490
4·10<sup>5</sup>
8,1
665
3·10<sup>3</sup>
0,35
430
5·10<sup>5</sup>
8,6
645
4·10<sup>3</sup>
0,41
540
1·10<sup>5</sup>
4,5
704
0,9·10<sup>3</sup>
0,23
500
3·10<sup>5</sup>
7,5
670
1·10<sup>3</sup>
0,34
Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 17,5%.
Технический результат: снижение токов утечек, снижение плотности дефектов, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличения процента выхода годных приборов.
Стабильность параметров во всем эксплутационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.
13
-2
Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем обработки полупроводниковой структуры после формирования скрытого изолирующего слоя на кремниевой подложке ионами фтора дозой (4-6)·10 см с энергией 80-100 кэВ с последующим проведением термического отжига при температуре 800-1100°C в течение 30-60 сек.