способ изготовления полупроводниковой структуры

Формула изобретения

Способ изготовления полупроводниковой структуры, включающий процессы ионного легирования и формирования геттера в кремниевой пластине, отличающийся тем, что геттер формируют путем имплантации атомов кислорода в кремниевую пластину с концентрацией (1,6-1,8)·10 ¹⁶ см^-3 с последующим отжигом пластин кремния в течение 4-6 ч в сухом кислороде при температуре 1100-1200°С и разгонной примеси в n-область в течение 6-9 ч в атмосфере азота при температуре 600-800°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковых структур с пониженными токами утечки и устойчивых к тиристорному эффекту.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Заявка 2128474, Япония, МКИ H01L 29/784] путем создания в подложке двух p⁺-областей, внутри которых формируются n⁺ участки, а между p ⁺-областями создается р-участок, этот участок и n⁺ области замыкаются общим электродом истока, сток располагается снизу подложки на промежуточном р⁺-слое. В таких полупроводниковых приборах из-за низкой технологичности процессов увеличивается разброс параметров и снижается качество и надежность приборов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Пат. 4970568 США, МКИ H01L 27/02] путем формирования геттера в объеме кремниевой пластины с различной шириной бездефектной зоны под элементами с разной глубиной залегания активных областей. При формировании структур ширину бездефектной области под р-карманом, в котором располагают n-канальный транзистор, делают больше, чем ширина этой области под р-областями истока/стока р-канального транзистора.

Недостатками этого способа являются

- значительные утечки;

- низкая технологическая воспроизводимость;

- повышенная плотность дефектов.

Задача, решаемая изобретением: снижение значений токов утечек и подавление паразитного тиристорного эффекта в полупроводниковых структурах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Задача решается тем, что геттер формируют путем имплантации атомов кислорода в кремниевую пластину с концентрацией (1,6-1,8)·10 ¹⁶ см^-3 с последующим отжигом пластин кремния в течение 4-6 часов в сухом кислороде при температуре 1100-1200°С и разгонной примеси в n-область в течение 6-9 часов в атмосфере азота при температуре 600-800°С.

Технология способа состоит в следующем: в исходные пластины р-Si с ориентацией (100) имплантируют атомы кислорода с концентрацией (1,6-1,8)·10 ¹⁶ см^-3, после предварительного окисления и имплантации n-областей, пластины кремния отжигали в течение 4-6 часов в сухом кислороде при температуре 1100-1200°С, что обеспечивало кислородное обеднение приповерхностных областей пластины. Затем осуществляли разгонку примеси в n-область в атмосфере азота при температуре 600-800°С для формирования активных центров в объеме подложки. При последующих термических процессах формирования структур центры укрупняются и адсорбируют ионы металлов, обеспечивая приповерхностные области пластин низкой концентрацией кислорода и увеличение диффузионной длины неосновных носителей. В объеме пластины при этом создаются зоны с большой плотностью дефектов и малой диффузионной длины, тем самым обеспечивают уменьшение коэффициента усиления паразитных транзисторов по току и подавление паразитного тиристорного эффекта.

Затем формировали области полупроводникового прибора по стандартной технологии.

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

Таблица
Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по стандартной технологии	Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по предлагаемой технологии
Инверсный коэффици-ент усиления	Ток утечки, Iут·10-11 А	Плотность дефектов, см-2	Инверсный коэффициент усиления	Ток утечки, Iут·10-11 А	Плотность дефектов, см-2
0,27	47,6	5·102	0,05	0,6	4,2
0,25	45,1	8·102	0,045	0,61	6,7
0.2	45,9	7·102	0,04	0.64	5,4
0,19	53,2	2·102	0,035	0,17	1,1
0,28	52,1	2,5·102	0,044	0,7	1,5
0,2	57	1·102	0,042	0,73	0,7
0,18	46,4	6·102	0,034	0,6	4,5
0,22	49,7	3,5·102	0,046	0,67	2,2
0,12	44,8	8.5·102	0,025	0,64	6,9
0,24	49	4·102	0,05	0,6	3,1
0,2	47,3	5,2·102	0,032	0,62	4,4
0,18	54,5	1,7·102	0,03	0,7	0,9
0,16	50,3	3·102	0,028	0,65	1,4

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур, на партии пластин сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 18%.

Технический результат: снижение значений токов утечек и подавление паразитного тиристорного эффекта, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных приборов.

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

Предложенный способ изготовления полупроводниковой структуры формированием геттера путем имплантации атомов кислорода в кремниевую пластину с концентрацией (1,6-1,8)·10¹⁶ см ^-3 с последующим отжигом пластин кремния в течение 4-6 часов в сухом кислороде при температуре 1100-1200°С и разгонной примеси в n-область в течение 6-9 часов в атмосфере азота при температуре 600-800°С позволяет повысить процент выхода годных приборов, улучшить их качество и надежность.