SU1098455A1 - Способ формировани сильнолегированных областей в многослойных структурах - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИЛЬНОЛЕГИРОВАННЫХ ОБЛАСТЕЙ-В МНОГОСЛОЙНЫХ СТРУКТУРАХ силовых -полупроводниковых приборов,, включающий- осаждение растворов на поверхность кремниевых пластин дл  получени  легированного окисла, помещение в лодочку вертикальной стопки пластин, совмещенных одноименными, сторонами,, загруаку лодочкк в нагретую печь и проведение диффузии при температуре1100 1300 С в точке газа с расходом.более 3 л/мин, -отли-чающи с  тем, что, с целью -увеличени х процента выхода годных приборов путем повышени  однородности и воспроизводимости поверхностного сопротивлени  диф- . фузионных слоев, .эагрузку лодочки-провод т в потоке кислорода-при температуре на 50-350°С меньшей,, чем температура диффузии, и через 15-60 мин после загрузки лодочки в- печь начина- г ют нагревать до температуры диффузии со скоростью

Description

Изобретение относитс  к технологии изготовлени  полупроводниковых приборов, а именно к диффузии акцепторных , и донорньгх примесей дл  создани  кре ниевых многослойных струк тур силовых, полупроводниковых приборов . Известен способ изготовлени  многослойной структуры силового тиристора , в котором область изготав ливают в р-п-р структуре локальной диффузией фосфора из легированных окисных пленок, осаждаемых из раство ров. Однако низка  однородность и воспроизводимость поверхностного сопротивлени  сло  привод т к боль шим значени м пр мого падени  напр жени . Кроме того, этим способом при %+ изготовлении -эмиттера нельз  одновременно сформировать р -область на противоположной стороне структуры необходимую дл  улучшени  параметров тиристора. Наиболее бл:изким по технической сущности к изобретению ;1вл етс  способ формировани  сильнолегированных областей в многослойных структурах силовых полупроводниковых приборов, включающий осаждение растворов на по верхность кремниевых пластин дл  получени  легированного окисла, помеще ние в лодочку вертикальной ст.опки пл стин, совмещенных одноименными сторонами , загрузку лодочки в нагретую печь и проведение диффузии при темпе ратуре 1100-1300°С в потоке газа с расходом более 3 л/мин. Недостаток заключаетс  в том, что этим способом нельз  изготовить п+ и р+ - области в многослойных структурах тиристоров с. высокой однородностью и. воспроизводимостью поверхно ного сопротивлени  диффузионных слое ( легировани ), а низка  однородность и воспроизводимость легировани  п+ областей приводит к неравномерному распределению тока по площади структур, а следовательно, к ув личению пр мого падени  напр жени  к на отдельных тиристорах, так и его среднего значени  в партии, и ухудш нию ди н амич ее ких пар аметр ОБ. Целью изобретени   вл етс  увели чение процента выхода годных приборов путем повьшени  однородности и воспроизводимости noBepxHOCtHoro со противлени  диффузионных слоев. 1 55I Поставленна  достигаетс  тем, что в способе формировани  сильнолегированных областей в многослойных структурах силовых полупроводниковых приборов, включаюи1ем осаждение растворов на поверхность кремниевых пластин дл  получени  легированного окисла , помещение в лодочку вертикальной стопки пластин, совмещенных одноименными сторонами, загрузку лодочки в нагретую печь и проведение диффузии при температуре 1100-1300°С в потоке газа с расходом более 3 л/мин, загрузку лодочки провод т в потоке кислорода при температуре на 50-350°С меньшей, чем температура диффузии, и через 15-60 мин после загрузки, печь начинают нагревать до температуры диффузии со скоростью 1-10°С/мин. При отсутствии специальной технологической операции термодеструкции пленок последн   происходит при загрузке в нагретую диффузионную печь. При деструкции происходит окисление и испарение продуктов окислени  и разложени  исходных компонентов раствора и продуктов их химического взаимодействи , а также испарение из формирующейс  стекловидной пленки окислов фосфора , мышь ка, сурьмы и бора, причем в атмосфере кислорода происходит быстрее термодеструкци  и меньше испар ютс  из пленки окислы этих примесей. К началу диффузии примесей стекловидна  пленка должна быть окончательно сформирована и находитьс  в равновесии с кремнием, например полна , деструкци  легированных фосфором и мышь ком пленок происходит при температуре 800°С, а легированных бором при 1050 С. Поэтому загрузка пластин должна производитьс  в печь, нагретую на ЗО-ЗЗО С ниже, чём темпера- . тура диффузии. Если температура загрузки пластин в печь будет ниже более чем на 350°С или менее чем на 50°С по сравнению с температурой диффузии, то в первом случае за счет увеличени  длительности нагрева печи до температуры диффузии будет уменьшатьс  уровень легировани  из-за излишнего испарени  примесей, а во втором случае сближение температуры деструкции и диффузии ухудшит однородность и воспроизводимость легировани , так как диффузи  и деструкци  будут происходить одновременно. В зависимости от массы загружаемьк пластин (может составл ть 2 кг) дл  проведени  деструкции и установлени теплового равновеси  необходимо от 15 до 60 мин. Затем печь вместе с пластинами должна нагретьс  до температуры диффузии с небольшой скоростью , 1-10°С/мин, обеспечивающей равномерный нагрев всех загруженных пластин. Только в этом случае можно обеспечить высокую однородность и .воспроизводимость легировани  как п так и р+ слоев. Уменьшение времени деструкции и установлени  теплового равновеси  ниже 15 мин и увеличение скорости нагрева.печи выше 10°С/мин не позврл ет всю рабочую площадку п чи одновременно нагреть да температуры диффузии, что приводит к ухудшению однородности и воспроизводимости легировани , особенно при коротких процессах диффузии. Увеличение времени установлени  теплового равновеси  более 1 ч и уменьшение скорости нагрева ниже 1°С/мин нецелесообразно , так как только увеличи вает длительность процесса диффузии Примеры, Способ был исполь зован дл  изготовлени  нескольких опытных партий многослойных- структу тиристора типа Т173-1250. Р-п-р стр туры были изготовлены по типовому техпроцессу Диффузией алюмини  и бо ра из легированных окисных пленок в .кремниевые пластины п-типа проводимости с удельным сопритивлением 180 Ом-см,шлифованные микропорошком М28. Локальна  маскирующа  плен ка бьша сформирована термическим ок лением с последующей фотолитографией по существующему техпроцессу. Донорный раствор содержал компоненты в следующем количественном соотношении , см : Этиловый спирт 96 Ортофосфорна  кислота , 70% Азотна  кислота, Тетраэтоксисилан Акцепторный раствор содержал ком понент в следующем количественном с 1 г отношении, см: Этиловый спирт 96 Азотн-а  кислота, конц.0,4 Алюминий азотнокислый , гидрат8 Тетраэтоксисилан 15 Триэтоксибор32 Растворы осаждались на центрифуге при частоте вращени  2800 об/мин, затем пластины складывались плотной вертикальной„стопкой в кварцевую лодочку . Лодочка с пластинами опытных партий резко загружалась в нагретую до температуры 900, 1050, или печь, а лодочка с пластинами контрольной партии - равномерно в течение 20 мин в печь, нагретую до температуры диффузии. Диффузионна  термообработка 1роводилась при температуре 1250°С в течение 2 ч в кварцевой трубе диаметром 110 мм при расходе кислорода 10 л/мин на опытных парти х и расходе аргона 40 л/мин на контрольной партии. Оценка однородности и воспроизводимости легировани  пи р областей проводилась по результатам измерений поверхностного сопротивлени  диффузионных слоев. Изменени  проводили в 13 точках на каждом диффузионном слое структуры и из каждой партии дл  измерений бралось по 6 пластин. По результатам измерений рассчитывались средние значени .поверхностного сопротивлени  в пар.тии (Rg) со стороны п и р слоев и относительные среднеквадратические отклонени  по площади пластин - однородность легировани  (VOAH ) и между пластинами в партии - воспроизводимость легировани  (Vgocnp, - В табл. 1 представлены данные по режимам изготовлени  опытных и контрольной партии, а в табл. 2 данные по однородности и воспроизводимости поверхностного сопротивлени  диффузионных п и р -областей. Таким образом, однородность и воспроизводимость легировани  п и .ластей многослойных структур тиристоров , изготовленных по данному способу , значительно вьпие, чем изготовленных по известному способу, Изобретение может быть применено дл  изготовлени  или р -областей вместо способа диффузии с использованием галогенидов фосфора и бора в п ртоке газа-носител , дл  изготовле510984556

ни  n-обпастей в многослойных струк- фузией фосфора, а также дл .изгртодтурных симисторов и п-п -структур лени  п- -слоев диффузией мьшь ка и дл  высоковольтных транзисторов диф- сурьмы.

Таблица 1

900

Формировалс  только п слой

Claims (1)

1. СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ СИЛЬНОЛЕГИРОВАННЫХ ОБЛАСТЕЙ-В МНОГОСЛОЙНЫХ СТРУКТУРАХ силовых -полупроводниковых приборов,, включающий- осаждение растворов на поверхность кремниевых пластин для получения легированного окисла, помещение в лодочку верти- кальной стопки пластин, совмещенных одноименными, сторонами,· загрузку лодочки в нагретую печь и проведение диффузии при температуре-1100 1300^вС в точке газа с расходом.более 3 л/мин, отличающийся тем, что, с целью .увеличения, процента выхода годных приборов- путем повышения однородности и воспроизводимости поверхностного сопротивления диф- . фузионных слоев,нагрузку лодочки-проводят в потоке кислорода при температуре на 50-350°С меньшей, , чем температура диффузии, и через- 15-60 мин после загрузки лодочки в- печь начина- ют нагревать до температуры диффузии * со скоростью (1-10)^вС/мин.

   >