Способ изготовления полупроводниковой структуры
Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Технический результат изобретения - снижение механических напряжений в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных. Сущность изобретения: способ изготовления полупроводниковой структуры включает формирование на полупроводниковой подложке изолирующей пленки, формирование на изолирующей пленке тонкой полупроводниковой пленки. После формирования изолирующей пленки структуру обрабатывают протонами дозой 1·1015-5·1016 см-2 с энергией 20-50 кэВ с последующим отжигом при температуре 200÷400°С в течение 10-20 с. 1 табл.
Реферат
Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии снижения механических напряжений полупроводниковых приборов и интегральных схем.
Известен способ изготовления полупроводникового прибора [1] путем формирования термической пленки SiO2 на поверхности кремния. В полупроводниковые приборы, изготовленные таким способом, вносятся дополнительные структурные нарушения, которые ухудшают электрические характеристики и параметры полупроводниковых приборов.
Известен способ изготовления полупроводникового прибора, снижающий образование дефектов в слоях кремния, выращенных поверх слоя диэлектрика на кремниевой подложке, путем предварительной обработки подложки перед выращиваем слоя аморфного кремния в растворе соли молибденовой кислоты [2].
Недостатками этого способа являются:
- сложность технологического процесса;
- плохая технологическая воспроизводимость;
- образование механических напряжений;
- появление избыточных токов утечки.
Целью изобретения является снижение механических напряжений в полупроводниковых структурах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных.
Поставленная цель достигается тем, что в процессе производства полупроводниковых приборов, после формирования изолирующей пленки структуру обрабатывают протонами дозой 1·1015-5·1016 см-2 с энергией 20-50 кэВ с последующим отжигом при температуре 200÷400°С в течение 10-20 с.
При облучении протонами происходит разрыв связей за счет ионизации, перемещения атомов в объеме полупроводника и диэлектрика, что стимулирует структурную перестройку и вызывает снижение механических напряжений за счет релаксации системы к более равновесному состоянию, соответствующему меньшему значению свободной энергии.
Отличительными признаками способа являются обработка протонами и температурный режим процесса.
Технология способа заключается в следующем: на поверхности полупроводниковой подложки формируют изолирующую пленку, затем структуры обрабатывают протонами дозой 1·1015-5·1016 см-2 с энергией 20-50 кэВ и проводят отжиг при температуре 200÷400°С в течение 10-20 с. Далее формируют на изолирующей пленке тонкую полупроводниковую пленку, на которой в последующем создают полупроводниковые приборы по стандартной технологии.
По предлагаемому способу были обработаны изготовленные по принятой технологии полупроводниковые структуры. Результаты обработки представлены в таблице.
Таблица. | |||
Параметры полупроводниковых структур до обработки | Параметры полупроводниковых структур после обработки | ||
напряжения, дин/см2 | подвижность см2/В·с | напряжения, дин/см2 | подвижность см2/В·с |
5·108 | 615 | 3,1·107 | 923 |
2,8·108 | 646 | 0,8·107 | 968 |
4,1·108 | 628 | 2,1·107 | 931 |
1,7·108 | 657 | 0,35·107 | 974 |
2,4·108 | 649 | 0,7·107 | 963 |
6,3·108 | 590 | 4,2·107 | 890 |
1,6·108 | 672 | 0,2·107 | 992 |
2,2·108 | 654 | 0,6·107 | 971 |
3,1·108 | 638 | 0,95·107 | 957 |
4,7·108 | 619 | 1,8·107 | 928 |
5,4·108 | 599 | 3·107 | 907 |
6,1·108 | 595 | 4·107 | 902 |
3,9·108 | 604 | 1,9·107 | 916 |
2,5·108 | 641 | 0,65·107 | 959 |
1,9·108 | 663 | 0,25·107 | 981 |
1,4·108 | 684 | 0,1·107 | 1004 |
3·108 | 647 | 0,84·107 | 970 |
Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур, на партии пластин сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 19%.
Из анализа полученных данных следует, что способ позволяет, используя разработанную технологию, включающую обработку полупроводниковых структур, после формирования изолирующей пленки протонами дозой 1·1015-5·1016 см-2 с энергией 20-50 кэВ с последующим отжигом при температуре 200÷400°С в течение 10-20 с:
- снизить механические напряжения в полупроводниковых структурах;
- обеспечить высокую технологичность и легкую встраиваемость в стандартный технологический процесс изготовления полупроводникового прибора;
- улучшить параметры полупроводниковых структур;
- повысить процент выхода годных.
Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.
Предложенный способ изготовления полупроводниковой структуры путем обработки протонами дозой 1·1015-5·1016 см-2 с энергией 20-50 кэВ с последующим отжигом при температуре 200÷400°С в течение 10-20 с, позволяет повысить процент выхода годных структур и улучшить их надежность.
Источники информации
1. Патент №4889829 США, МКИ Н 01 L 21/76.
2. Патент №5037774 США, МКИ H 01 L 21/20.
Способ изготовления полупроводниковой структуры, включающий формирование на полупроводниковой подложке изолирующей пленки, формирование на изолирующей пленке тонкой полупроводниковой пленки, отличающийся тем, что после формирования изолирующей пленки структуру обрабатывают протонами дозой 1·1015-5·1016 см-2 с энергией 20-50 кэВ с последующим отжигом при температуре 200÷400°С в течение 10-20 с.