Способ изготовления полупроводниковой структуры

Способ изготовления полупроводниковой структуры

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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

Известен способ выращивания эпитаксиальных слоев GaAs [Пат. 5068695 США, МКИ H01L 29/161] с низкой плотностью дислокаций. Подложка GaAs с высокой плотностью дислокаций подвергается имплантации ионов бора В с энергией 350 кэВ. При последующем быстром отжиге с защитным слоем при 900°C в течение 25 с образуется рекристаллизованный слой Ga_1-xB_xAs с пониженной плотностью дислокаций. На этом слое затем выращивается эпитаксиальный слой GaAs. В таких структурах, сформированных при воздействии высоких энергий, образуются утечки, ухудшающие параметры приборов.

Известен способ [Пат. 5091767 США, МКИ H01L 29/04] изготовления структуры GeSi/Si с согласованной кристаллической решеткой и малой плотностью дислокации. На границе слоя GeSi и Si-подложки формируется скрытый участок SiO₂ толщиной 200 нм, который служит стоком для дислокаций, перемещающихся из верхнего GeSi слоя.

Недостатками этого способа являются:

- повышенная плотность дефектов в поверхностном слое Si;

- значительные токи утечки,

- низкая технологичность.

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

Задача решается выращиванием слоев Si_1-xGe_x при расходе SiH₄ - 10 см³/мин, при соотношениях GeH₄:SiH₄=3-6%; давлении 0,133 Па, при температуре 750°C.

Технология способа состоит в следующем: выращивали Si_1-xGe_x на подложке кремния Si с ориентацией (100) методом ПФХО при давлении 1,33 Па и температуре 750°C. Для осаждения применялся реактор с радиационным нагревом и покрытым Si графитовым пьедесталом, на котором размещались пластины. Плазма создавалась с помощью ВЧ-генератора, работающего на частоте 13,56 МГц. На пьедестал подавалось постоянное отрицательное смещение с целью ускорения ионов в процессе распыления. После очистки аргоном: поток Ar, смещение пьедестала, ВЧ-мощность отключались и в реактор производилась подача SiH₄ для выращивания эпитаксиального слоя Si толщиной 240-300 нм. Слой Si_1-xGe_x выращивался после прекращения подачи SiH₄ и продувки в течение 30 с из смеси SiH₄ и GeH₄ при давлении 0,133 Па. Выращивание слоев Si_1-xGe_x производилась при расходах SiH₄ - 10 см³/мин и соотношениях GeH₄:SiH₄ 3-6% со скоростью 10 нм/мин.

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

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур, на партии пластин сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 16,4%.

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

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

Предложенный способ изготовления полупроводниковых структур путем выращивания слоев Si_1-xGe_x со скоростью 10 нм/мин, при расходе SiH₄ - 10 см³/мин, давлении 0,133 Па, температуре 750°C, при соотношении смеси GeH₄:SiH₄=3-6%, позволяет повысить процент выхода годных и улучшить их надежность.

Способ изготовления полупроводниковой структуры, включающий кремниевую подложку, процессы выращивания эпитаксиального слоя, отличающийся тем, что выращивание эпитаксиального слоя Si_1-xGe_x производят со скоростью 10 нм/мин, при давлении 0,133 Па, температуре 750°C, расходе SiH₄ - 10 см³/мин и соотношении концентраций смеси GeH₄:SiH₄=3-6%.