Результат интеллектуальной деятельности: Способ изготовления легированных областей

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

Известен способ изготовления легированных областей [Патент 5310711 США, МКИ H01L 21/22], в котором полупроводниковая пластина, свободная от оксидных покрытий, помещается сверху инертного газа, нагревается до температуры 1100°C и выдерживается в смеси легирующих газов в течение 10-30 минут. Из-за различия размеров атомов применяемых материалов при изготовлении приборов повышается дефектность структуры и ухудшаются электрические параметры изделий.

Известен способ изготовления легированных областей [Патент 5087576 США, МКИ H01L 21/265] методом имплантации ионов примеси при повышенной температуре подложки карбида кремния, позволяющий снизить степень имплантационного повреждения. Предварительно очищенная подложка карбида кремния имплантируется ионами алюминия, галлия и азота при температуре 350-750°C. Образующийся сильнолегированный и поврежденный приповерхностный слой удаляется предварительным окислением при 1000-1500°C с последующим травлением. Затем подложку подвергается отжигу при 1200°C для активации легирующей примеси.

Недостатками этого способа являются:

- высокая плотность дефектов;

- повышенные токи утечки;

- низкая технологичность.

Задача, решаемая изобретением, - снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Задача решается внедрением ионов кремния в пластины фосфида индия с энергией 400 кэВ, дозой 1*10¹⁴ см^-2 при температуре 200°C, с последующим отжигом при температуре 750°C в потоке водорода в течение 5-15 минут.

Технология способа состоит в следующем: в исходные пластины фосфида индия для формирования легированной n-области проводили внедрение ионов кремния с энергией 400 кэВ, дозой 1*10¹⁴ см^-2 при температуре 200°C. Затем осаждали фосфорно-силикатное стекло в реакторе в смеси азота с 0,2% фосфина (400 мл/мин) и азота с 15% моносилана (125 мл/мин), разбавленной азотом (4000 мл/мин), и смесь кислорода и азота (140 и 4000 мл/мин) со скоростью 1 нм/сек и проводили отжиг при температуре 750°C в потоке водорода в течение 5-15 минут. В последующем формировали полупроводниковые приборы по стандартной технологии.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результат обработки представлен в таблице.

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 14,8%.

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

Технический результат - снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов.

Предлагаемый способ изготовления легированных областей полупроводникового прибора путем внедрения ионов кремния в пластины фосфида индия с энергией 400 кэВ, дозой 1*10¹⁴ см^-2 при температуре 200°C, с последующим отжигом при температуре 750°C в потоке водорода в течение 5-15 минут позволяет повысить процент выхода годных приборов и их надежность.