CS223530B1

CS223530B1 - Process for preparing epitaxial plates

Info

Publication number: CS223530B1
Application number: CS222482A
Authority: CS
Inventors: Bruno Sopko; Petr Simunek; Milos Rothbauer; Vladimir Stastny
Original assignee: Bruno Sopko; Petr Simunek; Milos Rothbauer; Vladimir Stastny
Priority date: 1982-03-29
Filing date: 1982-03-29
Publication date: 1983-10-28

Abstract

Podle vynálezu se křemíková epitaxní deska podrobí pro jadernou přeměnu izotopu ιθ8ί na donorovou příměs izotopu fosforu ozáření tepelnými neutrony,According to the invention, a silicon epitaxial wafer is subjected to thermal neutron irradiation for nuclear conversion of the isotope ίθ8ί to a donor impurity of the phosphorus isotope,

Description

Vynález se týká způsobu přípravy epitaxních desek s rovnoměrně legovaným vysokoohmovým depositem, vyrobených normální nebo inversní epitaxí a kdy nízkoohmová oblast je nalegována arsenem nebo antimonem.The invention relates to a method of preparing epitaxial plates with a uniformly doped high-ohmic deposit, produced by normal or inverse epitaxy and where the low-ohmic region is doped with arsenic or antimony.

Epitaxní vrstvy pro polovodičové součástky, jako diody, tranzistory a integrované obvody^- se legují některou z používaných technik a to buď přímo při růstu z plynné fáze nebo se volí technika tak zvané inverzní epitaxe, kdy se na vysokoohmový substrát nanáší nízkoohmová vrstva, která po opracování může sloužit jako podložka. Tyto techniky nezaručují rovnoměrnou dotaci jak v normálovém, tak i v radiálním směru. Zvlášt vysoké požadavky jsou kladeny na epitaxní desky pro diodové součást-: ky, u kterých je tato vysokoohmová vrstva funkční oblastí součástky. Rozptyl v úrovni legování pak přímo určuje rozptyl parametrů takovéto součástky a podstatně snižuje jak spolehlivost, tak i výtěžnost výroby.Epitaxial layers for semiconductor components, such as diodes, transistors and integrated circuits ^- are doped using one of the techniques used, either directly during growth from the gas phase or the so-called inverse epitaxy technique is chosen, when a low-ohm layer is applied to a high-ohm substrate, which after processing can serve as a support. These techniques do not guarantee uniform doping in both the normal and radial directions. Particularly high requirements are placed on epitaxial plates for diode components, in which this high-ohm layer is the functional area of the component. The dispersion in the doping level then directly determines the dispersion of the parameters of such a component and significantly reduces both reliability and production yield.

Uvedené nedostatky odstraňuje podle vynálezu způsob přípravy epitaxních desek s rovnoměrně legovaným vysokoohmovým depositem, vyrobených normální nebo inversní epitaxí a kdy nízkoohmová oblast je nalegována arsenem nebo antimonem, jehož podstata spočívá v tom, že se křemíková epitaxní deska podrobí pro jadernou přeměnu izotopu křemíku Si na donorovou příměs izotopu fosforu ^P ozáření tepelnými neutrony.The above-mentioned shortcomings are eliminated according to the invention by a method of preparing epitaxial plates with a uniformly doped high-ohmic deposit, produced by normal or inverse epitaxy and where the low-ohmic region is doped with arsenic or antimony, the essence of which lies in the fact that the silicon epitaxial plate is subjected to thermal neutron irradiation for the nuclear conversion of the silicon isotope Si into a donor impurity of the phosphorus isotope ^P.

Při ozáření tepelnými neutrony probíhá následující reakceWhen irradiated with thermal neutrons, the following reaction occurs:

V = 2,62 h s izotopem ^Si:V = 2.62 h with the isotope ^Si:

³°Si /n,^/ ³ °Si /n,^/

15'15'

-2223 530 přičemž vzniklý fosfor leguje křemík na vodivost typu N. Koncentrace vzniklých atomů fosforu, určující měrný odpor epitaxní vrstvy, je udána vztahem:-2223 530 while the resulting phosphorus alloys the silicon to N-type conductivity. The concentration of the resulting phosphorus atoms, determining the resistivity of the epitaxial layer, is given by the equation:

G . $ kde 0 je fluence tepelných neutronů /nT^y a C je konstanta, určující účinnost, přeměny:G . $ where 0 is the fluence of thermal neutrons /nT^y and C is a constant determining the efficiency of the conversion:

G = N .. p .G = N .. p .

Si kde Ne,· je koncentrace křemíku v objemové jednotce, to jeSi where Ne,· is the silicon concentration per unit volume, that is

3 303 30

4,96 . 10 m” , p=0,02C9 je relativní zastoupení izotopu 14S1 ✓v —28 a & - 0,13 . 10“ j_e účinný průřez reakce.4.96 . 10 m” , p=0.02C9 is the relative abundance of the isotope 14S1 ✓v —28 and & - 0.13 . 10“ _is the effective reaction cross section.

K tornu, aby se uplatnily výhody tohoto způsobu legování, musí mít vysokoohmová část epitaxní desky měrný odpor minimálně pětkrát vyšší než je požadováno po legování.In order to take advantage of this alloying method, the high-ohmic part of the epitaxial wafer must have a resistivity at least five times higher than that required after alloying.

Základní výhoda způsobu podle vynálezu spočívá ve zlepšení homogenity měrného odporu, ve spolehlivosti a reprodukovatélnosti· vyráběných polovodičových prvků, což s sebou nese i značný ekonomický přínos. Další značné výhoda spočívá v. tom, že lze vyrábět epitaxní desky typu NN⁺ _v širokém sortimentu měrných odporů na jediné aparatuře, kde odpadne komplikovaný systém legování z plynné fáze a zmenší se počet operací, související s čištěním epitaxní aparatury.The basic advantage of the method according to the invention lies in the improvement of the resistivity homogeneity, reliability and reproducibility of the manufactured semiconductor elements, which also brings with it a significant economic benefit. Another significant advantage lies in the fact that epitaxial wafers of the NN ⁺ type can be produced _in a wide range of resistivities on a single apparatus, where the complicated system of alloying from the gas phase is eliminated and the number of operations related to cleaning the epitaxial apparatus is reduced.

Způsob podle vynálezu je dále blíže popsán na konkrétním příkladu provedení.The method according to the invention is further described in more detail using a specific embodiment.

PříkladExample

Epitaxní deska s vysokoohmovou vrstvou typu P nebo N a nízko-’ ohmovou vrstvou typu N⁺ /popřípadě P⁺/ byla vytvořena normální nebo inverzní epitaxí, o požadovaných tloušťkách vrstev a měrném odporu vysokoohmové vrstvy minimálně pětkrát vyšším než je požadovaný. Podle výpočtu z. uvedených vztahů byla podrobena ozáření vypočtenou fluencí tepelných neutronů 0 v jaderném reaktoru .An epitaxial plate with a high-ohmic layer of type P or N and a low-ohmic layer of type N ⁺ /or P ⁺ / was created by normal or inverse epitaxy, with the required layer thicknesses and the specific resistance of the high-ohmic layer at least five times higher than the required one. According to the calculation from the above relations, it was subjected to irradiation with the calculated fluence of thermal neutrons 0 in a nuclear reactor.

-3223 530-3223 530

Po tomto ozáření byla deska podrobena tepelnému zpracování.After this irradiation, the plate was subjected to heat treatment.

Výsledky odpovídaly stanoveným předpokladům.The results corresponded to the established assumptions.

Claims

A process for preparing epitaxial plates with a uniformly alloyed high ohmic deposit produced by normal or inverse epitaxy and wherein the low ohmic region is alloyed with arsenic or antimony, characterized in that the silicon epitaxial plate 30 is subjected to a phosphorous isotope donor impurity. thermal neutrons.