ДИФФУЗИЯ ФОСФОРА ИЗ НИТРИДА ФОСФОРА (PN)

Изобретение относится к технологии получения мощных кремниевых транзисторов, в частности к способам получения фосфоросиликатного стекла для формирования p-n переходов.

Известны способы получения p-n-переходов на основе различных диффузантов: твердый планарный источник (ТПИ); жидкие - POСl₃, РСl₃ и газообразные - РН₃ [1].

Недостатками этих способов является неравномерное распределение концентрации на поверхности пластин и длительность процесса.

Образующиеся в процессе диффузии фосфора пленки фосфоросиликатного стекла (ФСС) являются хорошим средством геттерирования примесей в полупроводниковой технологии.

Целью изобретения является получение равномерного значения поверхностной концентрации по всей поверхности кремниевой пластины и уменьшение длительности процесса.

Поставленная цель достигается проведением технологического процесса диффузии фосфора в диффузионной печи типа на установке СДОМ-3/100 с применением источника диффузанта из нитрида фосфора (P₂N₅).

Сущность способа диффузии фосфора заключается в том, что кремниевые пластины загружают в кварцевую лодочку, помещенную в кварцевую трубу, находящуюся внутри нагретой диффузионной печи СДОМ-3/100. В газ-носитель добавляют небольшое количество кислорода до 1%, что в свою очередь оказывает влияние на поверхностную концентрацию атомов фосфора в кремнии.

В газ-носитель добавляют небольшое количество кислорода до 1%, через трубу пропускается поток газа носителя - водород (H₂), а нитрид фосфора (P₂N₅) помещают в зону источника и нагревают до температуры 600°C, при котором происходит испарение источника. Процесс проводят при следующем расходе газов: O₂=70 л/ч, азот - N₂=700 л/ч.

Температура процесса 1020°C и время проведения процесса равно 30 минут. Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_S). Поверхностное сопротивление равно - R_s=155±5 Ом/см.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами:

ПРИМЕР 1: Технологический процесс диффузии фосфора проводят в диффузионной печи типа на установке СДОМ-3/100. В газ-носитель добавляют небольшое количество кислорода до 1%, что в свою очередь оказывает влияние на поверхностную концентрацию атомов фосфора в кремнии.

Кремниевые пластины загружают в кварцевую лодочку, помещенную в кварцевую трубу диффузионной печи СДОМ-3/100. В качестве диффузанта используется нитрид фосфора (P₂N₅).

Процесс проводят при следующем расходе газов: O₂=50 л/ч, азот - N₂=500 л/ч. Температура процесса 1100°C и время проведения процесса загонки - 35 минут.

Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_S). Поверхностное сопротивление - R_S=175±5 Ом/см.

ПРИМЕР 2: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Технологический процесс проводят при следующем расходе газов:

O₂=60 л/ч, азот - N₂=600 л/ч. Температура процесса 1040°C и время проведения процесса загонки - 30 минут.

Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_S). Поверхностное сопротивление - R_S=165±5 Ом/см.

ПРИМЕР 3: Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Технологический процесс проводят при следующем расходе газов: O₂=70 л/ч, азот - N₂=700 л/ч. Температура процесса 1020°C и время проведения процесса загонки -30 минут.

Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_S). Поверхностное сопротивление - R_S=155±5 Ом/см.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипами позволяет проводить процесс диффузии фосфора с применением твердого источника диффузанта-фосфорный ангидрид (P₂O₅) при температуре 1020°C и времени - 30 минут и получить R_S=155±5 Ом/см, при котором обеспечивается уменьшение разброса значений поверхностной концентрации по кремниевой пластине, снижение длительности и температуры процесса.

Литература

1. Курносов А.И. Материалы для полупроводниковых приборов и интегральных схем. - М.: Высшая школа. 1980. 327 с.