способ изготовления полупроводникового прибора

Формула изобретения

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий наращивание эпитаксиального слоя кремния на подложке и формирование на ней активных областей полупроводникового прибора, отличающийся тем, что наращивание пленок кремния приводят на изолирующей подложке со скоростью 5,3-6 мкм/мин, при температуре 945±15°С пиролитическим разложением моносилана, разбавленного водородом до 4-5%, после отжига подложек в водороде при температуре 980-1150°С в течение 60 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 низкой плотностью дефектов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора с низкой плотностью дефектов [1] путем формирования многослойной структуры, в которой аморфные слои чередуются с полупроводниковыми слоями и каждый из них имеет строго фиксированную толщину, с последующим нанесением эпитаксиального слоя. В полупроводниковых приборах, изготовленных таким способом, образуются переходные слои, которые ухудшают параметры полупроводниковых приборов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора с низкой плотностью дефектов [2] путем обработки ионами бора с энергией 350 кэВ подложки с защитным слоем Si₃ N₄, быстрым отжигом при 900°С в течение 25 с и с последующим нанесением эпитаксиального слоя.

Недостатками этого способа являются:

- низкая технологическая воспроизводимость;

- повышенная плотность дефектов;

- значительные токи утечки.

Задача изобретения - снижение плотности дефектов и повышение подвижности в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных.

Задача решается путем формирования на изолирующих подложках тонких пленок кремния при температуре 945±15°С со скоростью 5,3÷6 мкм/мин, пиролитическим разложением моносилана, разбавленного водородом до 4-5%, после отжига сапфировых подложек в водороде при температуре 980÷1150°С в течение 60 с.

Формирование пленок кремния на изолирующих подложках с большой скоростью роста обеспечивает более совершенную структуру за счет снижения продолжительности воздействия газовой среды реактора и, следовательно, не ведет к вытравливанию Al из сапфира и соответственно его встраивания в слой кремния с образованием дефектов.

Технология способа состоит в следующем: в процессе производства полупроводниковых приборов подложки сапфира отжигают в водороде перед наращиванием пленок кремния при температуре 980-1150°С в течение 60 с, затем на сапфировой подложке формируют пленку кремния пиролитическим разложением моносилана, разбавленного водородом до 4-5%, со скоростью 5,3÷6 мкм/мин при температуре 945±15°С. Снижение продолжительности воздействия газовой среды реактора (H₂ и SiH₄) снижает вытравления Al из сапфира и, следовательно, снижается вероятность попадания Al в слой кремниевой пленки. Затем в пленке кремния создают активные области полупроводникового прибора по стандартной технологии.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты обработки представлены в таблице.

Параметры приборов, изготовленных по стандартной технологии	Параметры приборов, изготовленных по предлагаемой технологии
плотность дефектов N, см-2, ·103	подвижность, см2/B·c	плотность дефектов N, см-2, ·101	подвижность, см 2/В·с
6,8	466	8,2	728
3,9	539	5,5	790
5,6	480	7,7	742
2,2	552	3,2	800
4,5	500	6,5	756
1,6	541	4,5	791
7,9	440	8,9	712
2,1	563	1,5	810
6,7	476	7,5	739
4,4	520	5,2	776
3,2	548	3,6	790
5,6	475	6,9	725
1,1	562	2,2	806

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 16%.

Технический результат:

- снижение плотности дефектов;

- повышение подвижности носителей;

- обеспечение технологичности;

- улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов.

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

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем формирования пленок кремния на изолирующих подложках пиролитическим разложением моносилана, разбавленного водородом до 4-5%, со скоростью 5,3÷6 мкм/мин при температуре 945±15°С в течение 60 с, после отжига подложек в водороде при температуре 980-1150°С позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.

Источники информации

1. Заявка 126819, Япония, МКИ H01L 21/20.

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