RU2340038C2

RU2340038C2 - Способ изготовления полупроводникового прибора

Info

Publication number: RU2340038C2
Application number: RU2006142937/28A
Authority: RU
Inventors: Абдулла Гасанович Мустафаев (RU); Абдулла Гасанович Мустафаев; Гасан Абакарович Мустафаев (RU); Гасан Абакарович Мустафаев; Арслан Гасанович Мустафаев (RU); Арслан Гасанович Мустафаев
Priority date: 2006-12-04
Filing date: 2006-12-04
Publication date: 2008-11-27
Also published as: RU2006142937A

Abstract

Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Сущность изобретения: при изготовлении полупроводникового прибора в кремниевой подложке формируют диоксид кремния имплантацией ионов кислорода с последовательным набором суммарной интегральной дозы 1,5·10¹⁸ см^-2 в три этапа (0,5·10¹⁸+0,5·10¹⁸+0,5·10¹⁸), с энергией 150-200 кэВ, при температуре подложки 550-650°С, каждый этап включает отжиг при температуре 1150-1300°С в атмосфере аргона с добавлением 0,5% кислорода в течение 4-6 часов в каждом этапе. Затем наращивают эпитаксиальную пленку поверх слоя кремния нужной толщины и создают активные области полупроводникового прибора. Техническим результатом изобретения является снижение плотности дефектов в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных.

Description

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 последовательного осаждения на поверхности кремниевой подложки слоя диоксида кремния и нанесения слоя поликристаллического кремния с последующей рекристаллизацией этого слоя. В полупроводниковых приборах изготовленные таким способом образуются переходные слои, которые ухудшают параметры полупроводниковых приборов.

Наиболее близким из известных является способ изготовления полупроводникового прибора имплантацией кислорода через подложку с последующим последовательным отжигом в атмосфере азота при температуре 1100°С, а затем при температуре 500°С [2]. В результате образуется слой диоксида кремния под слоем кремния.

Недостатками этого способа являются:

- низкая технологическая воспроизводимость;

- повышенная плотность дефектов;

- значительные токи утечки.

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

Задача решается путем формирования диоксида кремния имплантацией ионов кислорода с последовательным набором суммарной интегральной дозы 1,5·10¹⁸см^-2 в три этапа (0,5·10¹⁸+0,5·10¹⁸+0,5·10¹⁸), с энергией 150-200 кэВ, при температуре подложки 550-650°С, во время проведения процесса имплантации. Каждый этап включает отжиг при температуре 1150-1300°С в атмосфере аргона с добавлением 0,5% кислорода в течение 4-6 час.

Формирование слоя диоксида кремния имплантацией ионов кислорода в несколько этапов с промежуточными высокотемпературными отжигами снижает плотность дефектов за счет образования с примесными атомами комплексов из вакансий и междоузельных дефектов и диффузионного перераспределения атомов кислорода.

Технология способа состоит в следующем:

в кремниевой полупроводниковой подложке имплантируют ионы кислорода с энергией 150-200 кэВ в три этапа.

Первый этап включает имплантацию ионов кислорода дозой 0,5·10¹⁸см^-2 и отжиг в течение 4-6 часов при температуре 1150-1300°С.

Второй этап включает имплантацию ионов кислорода дозой 0,5·10¹⁸см^-2 и последующий отжиг в течение 4-6 часов при температуре 1150-1300°С.

Третий этап включает имплантацию ионов кислорода дозой 0,5·10¹⁸см^-2 и последующий отжиг в течение 4-6 часов при температуре 1150-1300°С.

В каждом этапе отжиг проводили в атмосфере аргона с добавлением 0,5% кислорода. В процессе имплантации кислорода температуру подложки поддерживали в диапазоне температур 550-650°С.

В результате в полупроводниковой подложке формируется диоксид кремния, а поверх нее в слое кремния снижается плотность дефектов.

Затем наращивают эпитаксиальную пленку поверх слоя кремния нужной толщины и в нем создают активные области полупроводникового прибора по стандартной технологии.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты обработки представлены в таблице 1.

Таблица
Параметры п/п структур, изготовленных по стандартной технологии		Параметры п/п структур, изготовленных по предлагаемой технологии
Ток утечки I_ут·10¹², А	плотность дефектов N, см^-2	Ток утечки I_ут·10¹², А	плотность дефектов N, см^-2
4,7	5·10⁵	0,3	4,2·10⁴
5,1	8·10⁵	0,5	6,7·10⁴
4,5	7·10⁵	0,4	5,4·10⁴
3,2	2·10⁵	0,2	1,1·10⁴
2,1	2,5·10⁵	0,1	1,5·10⁴
5,7	1·10⁵	0,3	0,7·10⁴
6,4	6·10⁵	0,5	4,5·10⁴
9,7	3,5·10⁵	0,7	2,2·10⁴
4,4	8,5·10⁵	0,4	6,9·10⁴
9,0	4·10⁵	0,5	3,1·10⁴
7,3	5,2·10⁵	0,3	4,4·10⁴
5,4	1,7·10⁵	0,4	0,9·10⁴
5,0	3·10⁵	0,2	1,4·10⁴

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 14%.

Технический результат: снижение плотности дефектов; уменьшение токов утечки; обеспечение технологичности процесса изготовления полупроводникового прибора; улучшение параметров полупроводниковых приборов; повышение процента выхода годных приборов.

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

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем формирования слоя диоксида кремния имплантацией ионов кислорода с энергией 150-200 кэВ, в три этапа с интегральной дозой 1,5-10¹⁸см^-2 (0,5·10¹⁸+0,5·10¹⁸+0,5·10¹⁸), каждый этап который включает отжиг в течение 4-6 часов при температуре 1150-1300°С в атмосфере аргона с добавлением 0,5% кислорода, позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.

Источники информации

1. Патент №292768 ГДР, МКИ H01L 21/20.

2. Патент №5061642 США, МКИ H01L 21/477.

Claims

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий формирование в кремниевой подложке слоя диоксида кремния имплантацией ионов кислорода и последующего отжига, отличающийся тем, что слой диоксида кремния в кремниевой подложке формируют имплантацией ионов кислорода с последовательным набором суммарной интегральной дозы 1,5·10¹⁸ см^-2 в три этапа (0,5·10¹⁸+0,5·10¹⁸+0,5·10¹⁸), с энергией 150-200 кэВ, при температуре подложки 550-650°С, с последующим отжигом в атмосфере аргона с добавлением 0,5% кислорода при температуре 1150-1300°С в течение 4-6 ч в каждом этапе, а затем наращивают эпитаксиальную пленку поверх слоя кремния нужной толщины и создают активные области полупроводникового прибора.