способ изготовления полупроводниковой структуры

Формула изобретения

Способ изготовления полупроводниковой структуры, включающий имплантацию ионов в подложку и отжиг, отличающийся тем, что в предварительно аморфизированную поверхность кремниевой подложки ионами кремния сначала энергией 100 кэВ, дозой 1·10 ¹⁵ см^-2, затем энергией 60 кэВ, дозой 6·10 ¹⁴ см^-2, внедряют ионы бора с энергией 25 кэВ, дозой 2·10¹⁵ см^-2, а отжиг осуществляют в два этапа: первый этап - в течение 60 мин при 600°С, второй этап - в течение 10 мин при 900°С.

Описание изобретения к патенту

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

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Пат. 5108944 США, МКИ H01L 21/265] путем создания на поверхности p-типа кремниевой пластины эпитаксиального слоя n-типа проводимости, в котором легированием формируют изолирующие области, а также карманы для создания транзисторных структур. Способ предусматривает одновременное создание комплементарных МОП-ПТ, канал которых формируют с использованием процесса диффузии. Электроды затвора МОП-ПТ создают применяя технологию самосовмещения. Поликремниевые затворы МОП-ПТ имеют тот же тип проводимости, что и области их стоков. В таких полупроводниковых структурах из-за низкой технологичности снижается стабильность электрофизических параметров структур.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Пат. 5087576 США, МКИ H01L 21/265] путем имплантации ионов примеси при повышенной температуре подложки, позволяющий уменьшить степень имплантационного повреждения. Предварительно очищенная подложка имплантируется ионами Аl⁺, Ga⁺ и N ₂ ⁺ при 623-1023°С. Образующийся сильнолегированный и поврежденный приповерхностный слой удаляется предварительным окислением при 1000-1500°С и последующим травлением. Подложка подвергается заключительному отжигу при 1200°С для полной активации легирующей примеси.

Недостатками этого способа являются:

- повышенная плотность дефектов в полупроводниковых структурах;

- низкая технологичность;

- образование механических напряжений.

Задача, решаемая изобретением: снижение плотности дефектов в полупроводниковых структурах, обеспечивающее улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Задача решается путем ионного внедрения бора с энергией 25 кэВ в предварительно аморфизированную поверхность кремниевой подложки ионами кремния с большой дозой, что позволяет воспроизводимо формировать мелкие сильнолегированные р-слои с меньшими кристаллическими нарушениями и лучшими электрическими параметрами.

Технология способа состоит в следующем: в подложке кремния т-типа проводимости проводят имплантацию ионов кремния с энергией 100 кэВ, дозой 1·10¹⁵ см^-2, затем - ионов кремния с энергией 60 кэВ, дозой 6·10¹⁴ см ^-2, и после этого проводят ионное внедрение бора с энергией 25 кэВ, дозой 2·10¹⁵ см^-2. Далее структуру подвергают отжигу в потоке A_r-H₂, в начале в течение 60 мин при 600°С, а затем при 900°С в течение 10 мин. Двойная ионная имплантация кремния обеспечивает формирование однородного аморфного слоя толщиной 220 нм. В этом случае аморфизированный поверхностный слой кремния препятствует каналированию ионов бора. Затем в однородном слое кремния формируют активные области полупроводникового прибора по стандартной технологии.

Предложенный способ изготовления полупроводниковой структуры путем ионного внедрения бора с энергией 25 кэВ, дозой 2·10¹⁵ см^-2, в предварительно аморфизированную поверхность кремниевой подложки ионами кремния сначала энергией 100 кэВ, дозой 1·10¹⁵ см^-2, затем энергией 60 кэВ, дозой 6·10¹⁴ см^-2 с последующим отжигом в два этапа: первый этап - в течение 60 мин при 600°С, второй этап - в течение 10 мин при 900°С позволяет повысить процент выхода приборов и улучшить их надежность.

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

Параметры п/п структур, изготовленных по стандартной технологии		Параметры п/п структур, изготовленных по предлагаемой технологии
плотность дефектов, см-2	Ток утечки, Iут·10 10, A	плотность дефектов, см -2	Ток утечки, Iут·10 10, A
8,1·105	28	4,3·10 3	1,4
9,4·105	39	5,2·103	1,9
6,5·105	16	3,8·103	0,8
7,3·105	21	4,1·10 3	1,2
5,9·105	14	3,4·103	0,7
8,2·105	30	4,0·103	1,5
7,6·105	23	3,7·10 3	1,1
8,7·105	32	4,5·103	1,6
9,2·105	34	4,6·103	1,7
6,8·105	18	3,9·10 3	0,9

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 21,6%.

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

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