способ изготовления полупроводникового прибора с низкой плотностью дефектов

Формула изобретения

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий формирование кремниевой полупроводниковой пленки на диэлектрической подложке, отличающийся тем, что до стадии эпитаксиального роста кремниевой пленки диэлектрические подложки подвергаются обработке ионами кислорода дозой 5·10¹²-1·10 ¹³ см^-2 с энергией 15-30 кэВ, с последующим отжигом при температуре 300°С в течение 35 с.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления транзисторов со структурой кремний-на-изоляторе, с пониженной плотностью дефектов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [1] путем формирования промежуточного слоя, легированного изовалентной примесью, радиус атомов которого отличный от атомов материала подложки. В полупроводниковых приборах, изготовленных таким способом, образуется большое количество дефектов несоответствия на границе раздела слой - подложка, которые ухудшают электрические характеристики приборов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора с низкой плотностью дефектов путем обработки подложки ионами бора с энергией 350 кэВ с последующим отжигом при температуре 900°С [2].

Недостатками этого способа являются:

- нарушения поверхности подложки из-за высокой энергии имплантации;

- образование большого количества радиационных дефектов, ухудшающих статические параметры приборов;

- плохая технологическая воспроизводимость.

Целью изобретения является снижение плотности дефектов в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе производства полупроводниковых приборов подложку из Al₂O ₃ до стадии эпитаксиального роста кремниевой пленки обрабатывают ионами кислорода дозой 5·10¹²-1·10 ¹³ см^-2 с энергией 15-30 кэВ с последующим отжигом при температуре 300°С в течение 35 с. Затем наращивают эпитаксиальную кремниевую пленку.

При этом образованные в процессе разложения SiH₄ атомы кремния взаимодействуют с ионами кислорода на ранней стадии эпитаксиального роста и атомы алюминия в свободном состоянии на границе раздела кремниевая пленка - подложка отсутствуют.

Отличительными признаками способа являются обработка подложки ионами кислорода и технологический режим процесса.

Технология способа состоит в следующем: до формирования эпитаксиальной кремниевой пленки на поверхности подложки из Al₂О ₃ последнюю обрабатывают ионами кислорода дозой 5·10 ¹²-1·10¹³ см ^-2 с энергией 15-30 кэВ с последующим отжигом при температуре 300°С в течение 35 с. Затем наращивают эпитаксиальную кремниевую пленку, на которой в последующем создают полупроводниковый прибор по стандартной технологии.

По предлагаемому способу были обработаны изготовленные по принятой технологии полупроводниковые структуры. Результаты обработки представлены в таблице 1.

Таблица 1.
Параметры п/п структур до обработки		Параметры п/п структур после обработки
подвижность, см2/Bc	плотность дефектов, см-2	подвижность, см2/Вс	плотность дефектов, см-2
476	5·105	648	4,2·10 4
451	8·105	610	6,7·104
459	7·10 5	603	5,4·10 4
532	2·105	178	1,1·104
521	2,5·10 5	694	1,5·10 4
570	1·105	739	0,7·104
464	6·10 5	608	4,5·10 4
497	3,5·105	672	2,2·104
448	8,5·10 5	601	6,9·10 4
490	4·105	665	3,1·104
473	5,2·10 5	643	4,4·10 4
545	1,7·105	704	0,9·104
503	3·10 5	676	1,4·10 4

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 19%.

Из анализа полученных данных следует, что способ позволяет, используя разработанную технологию, включающую обработку подложек из Al₂О₃ ионами кислорода дозой 5·10¹²-1·10 ¹³ см^-2 с энергией 15-30 кэВ с последующим отжигом при температуре 300°С в течение 35 с до формирования эпитаксиальной пленки:

- снизить плотность дефектов;

- обеспечить технологичность и легкую встраиваемость в технологический процесс изготовления полупроводниковых приборов;

- улучшить параметры полупроводниковых приборов за счет снижения плотности дефектов и концентрации алюминия;

- повысить процент выхода годных приборов.

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

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем обработки подложек из Al₂O ₃ ионами кислорода дозой 5·10¹² -1·10¹³ см^-2 с энергией 15-30 кэВ с последующим отжигом при температуре 300°С в течение 35 с до эпитаксиального наращивания пленок на нем позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.

Источники информации

1. Патент №4962051 США, МКИ Н01L 21/265.

2. Патент №5068695 США, МКИ H01L 29/161.