Результат интеллектуальной деятельности: Способ изготовления полупроводниковой структуры

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковых структур с пониженной дефектностью.

Известен способ формирования пленки полупроводникового материала [Пат. 5290712 США МКИ H01L 21/20] с большими размерами зерен и контролируемым положением их границ. Для этого поликремниевую пленку кремния Si* наносят на подложку из диоксида кремния SiO₂ и путем имплантации ионов кремния Si+ превращают Si* - слой в аморфную по всей поверхности, за исключением небольших областей. Последующая термообработка при температуре, не превышающей точку плавления аморфного кремния, приводит к возникновению центров кристаллизации в этих небольших областях, где и происходит фазовый переход с образованием кристаллического кремния. В таких структурах из-за сильной разупорядоченности структур образуются дефекты, ухудшающие параметры пленок.

Известен способ выращивания пленок, содержащих кремний [Пат. 5284789 США МКИ H01L 21/00] в технологии транзисторов. Подложки загружают в реактор на держателе с электронагревом, выполняют откачку, подают соответствующие рабочие газы и проводят осаждение при температуре подложки 230-270°С и плотности ВЧ - мощности 60-100 мВт/см².

Недостатками способа являются:

- высокая дефектность;

- низкая технологичность;

- высокие значения токов утечек.

Задача, решаемая изобретением: снижение дефектности, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных.

Задача решается выращиванием эпитаксиального слоя кремния в процессе водородного восстановления SiCl₄, со скоростью 0,7 мкм/мин, при температуре 1200°С с последующим легированием Ge до концентрации 10²⁰-10²¹ см^-3.

Технология способа состоит в следующем: на кремниевой подложке n-типа проводимости выращивали, осаждением из паровой фазы в процессе водородного восстановления SiCl₄, слой кремния. Мольная доля SiCl₄ в Н₂ составляла 1,5%, линейная скорость газовой смеси в ректоре составляла 5 см/с, температура выращивания 1200°С, скорость роста 0,7 мкм/мин. Затем структуры легировались Ge до концентрации 10²⁰-10²¹ см^-3. При этом происходит компенсация деформации решетки, обусловленной введением примесей фосфора. Далее формировали активные области полупроводниковых приборов по стандартной технологии.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые структуры. Результаты исследований представлены в таблице.

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 15,4%.

Технический результат: снижение дефектности, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных.

Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем формирования эпитаксиального слоя кремния в процессе водородного восстановления SiCl₄ со скоростью 0,7 мкм/мин, при температуре 1200°С с последующим легированием Ge до концентрации 10²⁰-10²¹ см^-3 позволяет повысить процент выхода годных структур и улучшить их надежность.