Способ изготовления полупроводниковой структуры

Способ изготовления полупроводниковой структуры

Реферат

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полупроводниковых структур с пониженной плотностью дефектов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Пат. 5108944 США, МКИ H01L 21/265] путем создания на поверхности p-типа кремниевой пластины эпитаксиального слоя n-типа проводимости, в котором легированием формируют изолирующие области, а также карманы для создания транзисторных структур. Способ предусматривает одновременное создание комплементарных МОП-ПТ, канал которых формируют с использованием процесса диффузии. Электроды затвора МОП-ПТ создают применяя технологию самосовмещения. Поликремниевые затворы МОП-ПТ имеют тот же тип проводимости, что и области их стоков. В таких полупроводниковых структурах из-за низкой технологичности снижается стабильность электрофизических параметров структур.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Пат. 5087576 США, МКИ H01L 21/265] путем имплантации ионов примеси при повышенной температуре подложки, позволяющий уменьшить степень имплантационного повреждения. Предварительно очищенная подложка имплантируется ионами Аl⁺, Ga⁺ и N₂ ⁺ при 623-1023°С. Образующийся сильнолегированный и поврежденный приповерхностный слой удаляется предварительным окислением при 1000-1500°С и последующим травлением. Подложка подвергается заключительному отжигу при 1200°С для полной активации легирующей примеси.

Недостатками этого способа являются:

- повышенная плотность дефектов в полупроводниковых структурах;

- низкая технологичность;

- образование механических напряжений.

Задача, решаемая изобретением: снижение плотности дефектов в полупроводниковых структурах, обеспечивающее улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Задача решается путем ионного внедрения бора с энергией 25 кэВ в предварительно аморфизированную поверхность кремниевой подложки ионами кремния с большой дозой, что позволяет воспроизводимо формировать мелкие сильнолегированные р-слои с меньшими кристаллическими нарушениями и лучшими электрическими параметрами.

Технология способа состоит в следующем: в подложке кремния т-типа проводимости проводят имплантацию ионов кремния с энергией 100 кэВ, дозой 1·10¹⁵ см^-2, затем - ионов кремния с энергией 60 кэВ, дозой 6·10¹⁴ см^-2, и после этого проводят ионное внедрение бора с энергией 25 кэВ, дозой 2·10¹⁵ см^-2. Далее структуру подвергают отжигу в потоке A_r-H₂, в начале в течение 60 мин при 600°С, а затем при 900°С в течение 10 мин. Двойная ионная имплантация кремния обеспечивает формирование однородного аморфного слоя толщиной 220 нм. В этом случае аморфизированный поверхностный слой кремния препятствует каналированию ионов бора. Затем в однородном слое кремния формируют активные области полупроводникового прибора по стандартной технологии.

Предложенный способ изготовления полупроводниковой структуры путем ионного внедрения бора с энергией 25 кэВ, дозой 2·10¹⁵ см^-2, в предварительно аморфизированную поверхность кремниевой подложки ионами кремния сначала энергией 100 кэВ, дозой 1·10¹⁵ см^-2, затем энергией 60 кэВ, дозой 6·10¹⁴ см^-2 с последующим отжигом в два этапа: первый этап - в течение 60 мин при 600°С, второй этап - в течение 10 мин при 900°С позволяет повысить процент выхода приборов и улучшить их надежность.

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

Параметры п/п структур, изготовленных по стандартной технологии	Параметры п/п структур, изготовленных по предлагаемой технологии
плотность дефектов, см-2	Ток утечки, Iут·1010, A	плотность дефектов, см-2	Ток утечки, Iут·1010, A
8,1·105	28	4,3·103	1,4
9,4·105	39	5,2·103	1,9
6,5·105	16	3,8·103	0,8
7,3·105	21	4,1·103	1,2
5,9·105	14	3,4·103	0,7
8,2·105	30	4,0·103	1,5
7,6·105	23	3,7·103	1,1
8,7·105	32	4,5·103	1,6
9,2·105	34	4,6·103	1,7
6,8·105	18	3,9·103	0,9

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 21,6%.

Технический результат - снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

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

Способ изготовления полупроводниковой структуры, включающий имплантацию ионов в подложку и отжиг, отличающийся тем, что в предварительно аморфизированную поверхность кремниевой подложки ионами кремния сначала энергией 100 кэВ, дозой 1·10¹⁵ см^-2, затем энергией 60 кэВ, дозой 6·10¹⁴ см^-2, внедряют ионы бора с энергией 25 кэВ, дозой 2·10¹⁵ см^-2, а отжиг осуществляют в два этапа: первый этап - в течение 60 мин при 600°С, второй этап - в течение 10 мин при 900°С.