Способ формирования проводящих участков на подложке арсенида галлия

Способ формирования проводящих участков на подложке арсенида галлия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при отжиге имплантированного арсенида галлия. Целью является упрощение технологии при повышении качества. Сущность способа заключается в нанесении на поверхность полупроводниковой подложки, взятой после имплантации кремния, защитного покрытия из пленкообразующего вещества, состоящего из раствора 0,09-0,11 мл тетраэтоксисилана в 9.8-10 мл этилового спирта с введением алюминия в виде 0.823-0,625 г нитрата алюминия . Нанесение защитного покрытия осуществляют центрифугированием со скоростью центрифуги 3000-5000 об/мин. Деструкцию покрытия проводят в потоке аргона при 250-350°С в течение 3-5 мин, после чего осуществляют отжиг в потоке аргона при 750-830°С в течение 30-60 мин. Способ осуществляется без дорогостоящего оборудования при отсутствии токсичных веществ. 2 табл. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Н 01 1 21/477

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4838726/21 (22) 16.04.90 (46) 23.06.92. Бюл. М 23 (71) Нижегородский научно-исследовательский приборостроительный институт (72) T.Л. Пекерская. Ю.P. Бляшко и В.М, Кедяркин (53) 621.382.(088.8) (56) Thin Solid Films, ч. 103, 1983, р. 17, Арсенид галлия в микроэлектронике.

Под ред. Н. Аинсбрука и У, Уисемена. — М.:

Мир, 1988, с. 68-76. (54) СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОВОДЯЩИХ УЧАСТКОВ НА ПОДЛОЖКЕ АРСЕНИДА ГАЛЛИЯ (57) Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при отжиге имплантированного арсенида галлия.

Изобретение относится к микроэлект. ронике и может быть использовано.при отжиге имплантированного арсенида галлия.

Известен способ. сущность которого заключаетсяя в отжиге полупроводниковой подложки при 750-900 С с защитой арсенида галлия герметизирующим слоем. Интервал температур указан в связи с тем. что при использовании технологии ионной имплантации необходимые концентрация и подвижность поверхностного слоя могут быть обеспечены только в данном интервале температур, Недостатками укаэанного высокотемпературного отжига являются необходи-. мость точного контроля за характеристиками

„„ Ж „1742903 А1

Целью является упрощение технологии при повышении качества, Сущность способа заключается в нанесении на поверхность полупроводниковой подложки, взятой после имплантации кремния, защитного покрытия иэ пленкообразующего вещества. состоящего из раствора 0,09-0,11 мл тетраэтоксисилана в 9,8 — 10 мл этилового спирта с введением алюминия в виде 0,823-0,825 г нитрата алюминйя. Нанесение защитного покрытия осуществляют центрифуги рованием со

cKopocTblo центрифуги 3000-5000 об/мин.

Деструкцию покрытия проводят в потоке аргона при 250-350 С в течение 3-5 мин, после чего осуществляют отжиг в потоке аргона при 750-830 С в течение 30-60 мин.

Способ осуществляется без дорогостояще- а го оборудования при отсутствии токсичных веществ, 2 табл. покрытия и за параметрами процесса (требуется сложное дорогостоящее оборудование); возможность влияния покрытия на перераспределение примесей в поверхностном слое. что приводит к нарушению морфологии поверхности, а также к деградации.

- оптических и электрических свойств поверхностного слоя.

Известен также способ высокотемпературного отжига арсенида галлия под защитой нитрида кремния. Покрытия. из нитрида кремния получают химическим осаждением, стимулированным плазмой, в вакууме

5 10 Торр, при температуре 200 350 С, Отжиг производится при температуре 8009000С

1742903

Однако при нанесении нитрида кремния необходим дополнительный отжиг незащищенного арсенида галлия; технологически сложно получить нитрид кремния без содержания кислорода, наличие которо- 5 го приводит к резкому ускорению диффузии атомов галлия из арсенида галлия в маскирующую пленку; несоответствие коэффициентов термического расширения нитрида кремния и арсенида галлия {3 10 и 10

5,9 10 соответственно), приводит к механическим напряжениям в пластинах и к перераспределению примесей у поверхности; кроме того, необходимо дорогостоящее оборудование, которое позволяет произво- 15 дить режимы быстрого нагрева и охлаждения.

Целью изобретения является упрощение технологии при повышении качества.

Для этого в способе, включающем имп- 20 лантацию примесных атомов, нанесение на .поверхность защитного слоя химического вещества и термообработку для отжига, в качестве химического вещества используют раствор нитрата алюминия в тетроэтоксисила- 25 не и этиловом спирте при следующем соот- ношении компонентов: нитрат алюминия 0,823 — 0,825 г тетраэтоксисилан 0,09-0,11 мл этиловый спирт 9,8-10 мл 30 йанесение раствора осуществляют при комнатной температуре центрифугированием со скоростью вращения центрифуги 30005000 об/мин, до термообработки для отжига осуществляют предварительную термооб- 35 работку для деструкции защитного слоя в аргоне при 250-350 .С в течение 3 — 5 мйн, а термообработку для отжига осуществляют в аргоне при 750 — 830 С в течение

30 — 60 мин. 40

Данный способ получения высокотемпературного отжига технологически прост, не требует дорогостоящего оборудования и реактивов, сокращает время изготовления защитного покрытия. В защитной пленке 45 из алюмосиликатного стекла; которое пол. учено осаждением иэ раствора на основе тетраэтоксисилана методом центрифугирования с последующими отжигами, отсутствуют немостиковые (несвязанные) связи 50 кислорода, что предотвращает диффузию галлия из арсенида галлия в защитную пленку при отжиге. Так каккоэффициенты термического расширения алюмосиликатного стекла и арсенида галлия близки (5 10 и 5,9 10 соответственно), то минимизируются механические напряжения на границе раздела, что приводит к уменьшению механических повреждений пленки алюмосиликатного стекла и повышению качества маскирования, Кроме того, слой алюмосиликатного стекла наносят при комнатной температуре и, следовательно, повышенные температуры не воздействуют на незащищенную поверхность арсенида галлия. Интервалы температур и времени деструкции обуславливаются условиями, необходимыми и достаточными для сформирования защитного слоя. При температуре деструкции меньше 250 С и времени меньше 3 мин не полностью завершаются реакции разложения промежуточных продуктов гидролиза и удаляются растворители и органические остатки. При температурах деструкции больше 350 С и времени. больше 5 мин одновременно с формированием защитной пленки может происходить разрушение приповерхнрстного слоя арсенида галлия. При температурах отжига меньше

750 С и времени меньше 30 мин не заканчиваются отжиг микродвойников и активация имплантированной примеси. При температурах отжига больше 830 С и времени больше 60 мин пленка из алюмосиликатного стекла теряет свои маскирующие свойства.

Скорости центрифуги больше 5000 об/мин могут привести к образованию разрывов, дефектов пленки.

При скоростях меньше 3000 об/мин возможна неравномерность пленки по краям пластины.

Скорости центрифуги 3000-5000 об/мин обеспечивают получение равномерной по толщине с минимальным количеством дефектов пленки толщиной 0,1-0,2 мкм, обеспечивающей качественное маскирование подложки.

При приготовлении пленкообразующесо раствора, если взято: тетраэтоксисилана

0,09 мл, этилового спирта меньше .9,8 мл, нитрата алюминия больше 0,825 r или тетроэтоксисилана больше 0,11 мл, нитрата алюминия больше 0,825 г,этилового спирта меньше 9,8 мл, то, хотя получаемая пленка стеклообразна и равномерна, наблюдаются нарушения поверхности асенида галлия при отжиге.

Если взято: тетраэтоксисилана 0.09 мл, этилового спирта больше 10 мл, нитрата алюминия меньше 0,823 r, то полученная пленка на пластине зерниста, неравномерна.

Если взято: тетраэтоксисилана меньше

0,09 мл, то пленка на пластинах не образуется, Если, взято: тетраэтоксисилана больше

0,11 мл, этилового спирта больше 10 мл, нитрата алюминия меньше 0,823 r, то свой1742903

Таблица 1

Состав смеси

Скорость вращения центрифуги, об/мин

Качество полученной пленки

Качество маскирования .

500

3.000

5000

Таблица 2 ства полученной пленки невоспроизводимы.

Конкретно формирование проводящих слоев в послеимплантационном арсениде галлия состоит в следующем.

Берут пластины арсенида галлия, в которые проведена ионная имплантация. Методом центрифугирования на установке

ПНФ-69-130Д-3 при комнатной температуре на подложку наносят алюмосиликатное стекло. Данные приведены в табл. 1.

Деструкцию и отжиг проводят в среде аргона в диффузионной печи типа СДО125/3-12,0. Связь режимов отжига с качеством маскирования отражена в табл. 2.

Использование предлагаемого способа формирования проводящих слоев в послеимплантационном арсениде галлия обеспечивает сокращение времени изготовления маскирующего покрытия с 3 ч (прототип) до 10-15 мин; простоту технологического процесса и дешевизну алюмосиликатного стекла; отсутствие дорогостоящего оборудования .отсутствие токсичных веществ (например, силана), требующих особой осторожности в эксплуатации; отсутствие механических напряжений в системе алюмосиликатная пленка — арсенид галлия (структура, изготовленная по предлагаемому способу, до и после отжига имеет радиус

Тетраэтоксисилан 0,09 мл

Этиловый спирт 9,8 мл

Нитрат алюминия 0,823 г

Тетраэтоксисилан 0,11 мл

Этиловый спирт 10 мл

Нитрат алюминия 0,825 г

Тетраэтоксисилан 0,1 мл.

Этиловый спирт 9,9 мл

Нит ат алюминия 0,824 r кривизны 15 м. а по известному способу до и после отжига — 7,10 м соответственно); надежность маскирования от диффузии гаплия из пластины в защитную пленку.

Формула изобретения

Способ формирования проводящих участков на подложке арсенида галлия, включающий имплантацию примесных атомов в

10 подложку, нанесение на поверхность защитного слоя химического вещества и термообработку для отжига, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения технологии при повышении качества. в качестве хими15 ческого вещества используют раствор нитрата алюминия в тетраэтоксисилане и этиловом спирте при следующем соотношении компонентов; нитрат алюминия . 0,823-0;825 г

20 тетраэтоксисилан 0,09-0,11 мл этиловый спирт . 9,8-10 мл нанесение раствора осуществляют при комнатной температуре центрифугированием со скоростью вращения центрифуги 300025 5000 об/мин, до термообработки для отжига осуществляют предварительную термообработку для деструкции защитного слоя в аргоне при 250 — 350 С в течение 3-5 мин, а термообработку для отжига осуществляют в

30 аргоне при 750 — 830 С в течение 30 — 60 мин.

Стеклообраэная, Нарушения поравномерная верхности арсенида галлия нет