Геттер для уменьшения уровня шумов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ГЕТТЕР ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ УРОВНЯ ШУШВ кремниевых полупроводниковых устройств пленарного типа на основе нестихиометрических кремниевых соединений, отличающийся тем, что, с целью повьшения воспроизводимости и эффективности геттера используют соединения типаSIRX 1где R - металлоиды IV, V и VI групп периодической системы, преимущественно углерод или азот; значение X изменяют от 0,01 до 0,3.

СОЮЗ СОВЕ ТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Н 01 L 21/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

81 х1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГГИЙ (21) 2440180/18-25 (22) 03.01.77 (46) 23.04.88. Бюл. Р 15 (72) С.П.Верходанов и В.И.Гаштольд (53) 621.382 (088.8) (56) Патент Франции N - 212664, кл. Н 01 1 21/00, опублик. 1972.

Экспресс-информация Электроника и 40, 1976, с. 33-39. (54)(57) ГКТТЕР ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ УРОВНЯ ШУМОВ кремниевых полупроводнико„„Ь0„„ 668502 вых устройств планарного типа на основе нестихиометрических кремниевых соединений, отличающийся тем, что, с целью повьппения воспроизводимости и зффективности геттера используют соединения типа где R — - металлоиды IV, V u VI групп периодической системы, преимущественно углерод или азот; значение Х изменяют от 0,01 до 0,3.

668502

Изобретение относится к электронной технике, в частности, к планарной технологии полупроводниковых устройств.

Для улучшения шумовых характеристик планарных устройств используют способ геттерирования, заключающийся в образовании в любом удобном месте полупроводниковой структуры слоя гет-10 тера, который способствует ее очистке от имеющихся загрязнений.

Известен геттер для улучшения уровня шумов кремниевых полупроводниковых устройств планарного типа путем15 образования на обратной стороне подложки слоя геттера и термообработки, причем в качестве геттера используют слой фосфорносиликатного стекла.

Способ заключается в следующем: в конце технологического цикла формирования структуры одновременно с процессом диффузионной загонки фосфора обратной стороне структуры образуется сплошной слой фосфорносиликатного стекла, который в процессе дальнейщего отжига, проводимого по специальной пррграмме (медленное охлаждение образцов вместе с диффузионной печью) в течение нескольких часов, очищает структуру от накопленных к этому моменту загрязнений.

Известен геттер для уменьшения шумов кремниевых полупроводниковых устройств планарного типа на основе нестихиометрических кремниевых соеди- З5 нений.

В данном случае для очистки объема от накопленных загрязнений используют легированный фосфором слой 40 кремния, а для подавления образования поверхностных дефектов используют, нанесенную на обратную сторону подложки пленку нитрида кремния.

Существующий геттер для уменьше- 45 ния уровня шумов кремниевых полупроводниковых устройств планарного типа обладает рядом существенных недостатков, таких как:

1 СлОжнОсть практическогО Осуще 0 ствления, которая определяется, необходимостью проведения, тонкого отжига пленки по специальной программе в течение длительного времени;

2. Невоспроизводимость, обусловленная технологическими трудностями создания одинаковых по составу (геттерирующей способности) и объему пленок на обратной стороне подложки, 3. Низкая эффективность, которая вытекает из факта воэможности осуществления способа только на уже практически сформированных полупроводниковых структурах при проведении финишной диффузии фосфора. Толщина образующегося слоя (a, следовательно, и его геттерирующая емкость) как нравило мала. При этом возникает также очень сложная задача учета влияния температурно-временных параметров процесса отжига на диффузионную деформацию готовых областей структуры.

Решение этой задачи возможно только на компромиссных началах: либо уменьшить температуру отжига и снизить эффективность очистки объема структуры от загрязнений, либо проводить отжиг при высокой температуре для повышения эффективности Очистки 9 нО щЗН этом ухудшить качество других электрофизических параметров изготавливаемого устройства, 4. Ограниченность применения, поскольку геттер может использоваться в производстве очень небольшой номенклатуры изделий, которые должны удовлетворять следующим условиям: во-первых, не иметь электрического контакта со стороны подложки, поскольку слой геттера является диэлектриком, во-вторых, изготавливаться только с помощью метода термической диффузии.

Целью настоящего изобретения является повышение воспроизводимости и эффективности геттера.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве геттера используют соединения типа SiR где R— металлоиды IV, V u VI групп периодической системы, преимущественно углерод или азот, а значение Х" изменяют от 0 01 до 0,3, Использование в качестве геттера нестехиометрических соединений крем ния указанного состава (или их компо" зиций) позволяет исключить физические и технологические ограничения, присущие другим геттерам.

Настоящий геттер не требует какихлибо дополнительных операций кроме операции синтеза на обратной стороне подложки соединений типа SiR При этом последующую термообработку геттера можно совместить с требуемым для изготовления данного устройства

Отжигами или процессами окисления.

Геттерирование в этом случае будет

668502

Параметр

Материал геттера

Значение Х

Отношение Е,„ без геттериров

81И к

1,6

1,8

1,35

Еш с геттерир. для полевого транзистора

$1сх

1,75

1,5

Отношение U без геттерир. к

3,6

3,3

0ш с геттерир. для ИС

sick

3 5

3.,2

2,8

Ти аж 746 Подписное

BHHHIIH Заказ 3375

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 осуществляться без всяких противоречий с температурно-временными требованиями маршрута изготовления устройства, что обеспечивает воэможность одновременного получения и низкого

5 уровня шумов и любого желаемого уровня других электрофизических параметров устройства. Эффективность описываемого геттера заключается и в том, что геттерирующий слой любой толщины можно наносить в самом начале технологического цикла изготовления приборов, не привязываясь при этом к какой-либо конкретной операции, что позволяет, во-первых, не только очищать подложку от уже имеющихся загрязнений, но и препятствовать проникновению в ее объем новых, во-вторых, использовать способ при изготовлении любых полупроводниковых устройств, в том числе и имеющих электрический контакт со стороны подложки, поскольку нестехиометричные соединения типа

SiR<, где R - металлоиды ЕЧ, V u VI групп периодической системы, являются электропроводными.

Толщина слоя геттера (а, следовательно, и его геттерирующая емкость) ограничена только возможностями процес 30 са синтеза слоя и может достигать нескольких микрон.

Универсальность и базовость настоящего геттера сочетаются и с высокой воспроизводимостью, поскольку эффект уменьшения шумов путем образования слоя геттера, имеющего состав типа SiR» имеет место в очень широком интервале значений "Х": от 0,01 до 0,3. Используя, например, для синтеза указанных соединений метод конной имплантации, в принципе можно изготавливать соединения с любым конкретным "Х" из выбранного диапазона. Диапазон изменения "Х" был определен из экспериментальных данных.

Пример. Проводят опробование геттера на и-канальных полевых транзисторах с затвором B виде р-è перехода и на интегральных схемах дифференциального усилителя, в состав которых входят указанные выше полевые транзисторы и биполярные

r.-р-п и р-и-р транзисторы. В качестве геттера используют слои нитрида или карбида кремния, образованные либо путем ионной имплантации, либо методом газотранспортных реакций на обратной стороне кремниевых подложек перед операцией высокотемпературного окисления, используемого для пассивации планарной стороны подложек при изготовлении указанных устройств.

У изготовленных приборов измеряют либо спектральная плотность напряже" ния шума Е ш на частоте 1 кГц, либо шумовое напряжение U в диапазоне частот 0,1-10 Гц.

Данные сведены в таблицу.

0 001 0,01 О, t 0 3