Способ получения полупроводниковых эпитаксиальных структур

Способ получения полупроводниковых эпитаксиальных структур

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. СПОСОБ ПОЛУ^ШНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СТРУКТУР, включающий резку полупроводникового слитка на пластины, подготовку пластин и эпитаксиальное наращивание, отличающийся тем, что, с целью уменьшения дефектности зпитаксиальных слоев, перед эпитаксиальным наращиванием в периферийной области пластин создают зону.обогащенную механическими нарушениями.2.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что в качестве периферийной области используют боковую внещнюю поверхность пластин,3.Способ по п.1, отличающий с я тем, что в качестве периферийной области используют периферийную область по контуру лицевой стороны пластин. • ,4.Способ ПОП.1, отличающийся тем, что зону обогащенную механическими нарушениями и создают путем механической обработки.5.Способ по п.4, отличаю-- щ и и с я тем, что в качестве механической обработки используют шлифовку.6.Способ по п.5, отличающийся тем, что шлифовку проводят алмазным абразивом с размером зерна 1-10 мкм.i^*sjN9СО <0 00 О)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Ä;SUÄÄ 723986

yuan Н 01 Ь 21/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫ1 КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 1796357/18-25 (22) 12.06.72 (46) 23.12.85. Бюл. У 47 (72) Н.А.Белов, Т.С,Кондратьева, Р.Н.Эрлих и l0,В.Юшков. (53) 621.382(088.8) (56) Основы технологии кремниевых интегральных схем. Окисление, диффузия, зпитаксия, - M.:Mèð, 1969, с ° 42-44.

Там же, с. 50-52. (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ СТРУКТУР, включающий резку полупроводникового слитка на пластины, подготовку пластин и эпитаксиальное наращивание, отличающийся тем, что, с целью уменьшения дефектности зпитаксиальных слоев, перед эпптаксиальным наращиванием в периферийной области пластин создают зону, обогащенную механическими нарушениями.

2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что в качестве периферийной области используют боковую внешнюю поверхность пластин.

3. Способ по п.1, о т л и ч а— ю шийся тем, что в качестве периферийной области используют периферийную область по контуру лицевой стороны пластин.

4. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что зону обогащенную механическими нарушениями и создают путем механической обработки.

5. Способ по п.4, о т л и ч а ю- ® шийся тем, что в качестве механической обработки используют шлифовку.

6. Способ по п.5, о т л и ч а ю— шийся тем, что шлифовку проводят 2 алмазным абразивом с размером зерна

1-10 мкм.

b3

CrO

723986 указанная цель достигается тем, что перед наращиванием в периферийной области пластин создают зону, обогащенную механическими нарушениями, причем н качестве периферийной области используют боковую внешнюю поверхность пластин или периферийную область по контуру лицевой стороны пластин и создают зону путем механической обработки, н частности шлифовки, причем шлифовку проводят алмазным абразивом с размером зерна 1 — 10 мкм.

Созданная в результате предлагаемой обработки зона, обогащенная мехяническими нарушениями, т.е. имеющая более грубую поверхность, чем рябочяя поверхность плястины, выпол50

Изобретение относится к способам получения полупроводниковых монокристаллов кристаллизацией из газо° вой фазы, в частности к способу получения эпитаксиальных структур по- 5 лупроводниковых веществ, и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов.

Известен способ получения эпитаксиальных полупроводниковых струк- 10 тур путем выращивания эпитаксиального слоя на поверхности пластины.

Получаемые этим способом структуры обладают повышенной дефектностью.

Известен способ получения полупро- !5 водниковых эпитаксиальных структур, включающий резку полупроводникового слитка на пластины, подготовку пластин и эпитаксиальное наращивание.

Недостатками известного способа 20 является то, что он обуславливает определенный уровень загрязнения эпитаксиальных слоев посторонними примесями и создает значительную вероятность возникновения в эпитаксиаль-25 ных слоях линий скольжения, которые, как правило, зарождаются в периферийной части пластины и затем распространяются в ее центральную часть.

Линии скольжения могут привести к 30 преждевременному раскалыванию пластины на операциях, предшествующих скрайбированию. Загрязнение и линии скольжения отрицательно влияют на качество эпитаксиальных структур и формируемых в них впоследствии полупроводниковых приборов.

Целью изобретения является уменьшение дефектности эпитаксиальных слоев.

40 няет роль барьера на периферии пластин, препятствующего развитию линий скольжения, а также служит стоком (или геттером) для вредных примесей как в процессе эпитаксиального наращивания, так и при последующих операциях термообработки. Это позволяет значительно улучшить электрофизические свойства эпитаксиальных структур, снизить процент брака и повысить качество формируемых н эпитаксиальном слое полупроводниковых приборов.

Изобретение поясняется описанием примера его осуществления.

Пример 1. Проводят обработку слитка кремния (ЭКЭС-0,01-86) диаметром 40 мм до резки последнего на пластины. Слиток разрезают на три части (a б, в). Боковая поверхность слитка (части а) шлифуется на круглошлифовальном станке алмазным инструментом с номинальным размером зерна

40 мкм (нарушенный слой 20-25 мкм).

Часть слитка б подвергают травлению в полирующем травителе типа CP-8 для удаления нарушенного слоя. Часть слитка в (ростовая поверхность слитка) шлифуют алмазным абразивом с ноMHHRJIBHhlM размером зерна 10 мкм, 3атем по известной технологии изготавливают пластины кремния толщиной

250 мкм, ориентации (11 1)2 . Процесс эпитаксиального наращивания осуществляют методом восстановления четыреххлористого кремния водородом на установке с горизонтальным типом реактоо ра при температуре 1150 С. Эпитаксиальные слои кремния имеют в -тип проводимости, толщину 10 мкм, удельное сопротивление 0,5 Ом см. Определяют коэффициент заполнения площади эпитаксиальной структуры линиями скольжения (по методике ЕТО 035.

097.ТУ). Результаты измерений представлены н табл.1.

Пример 2. Проводят обработку пластин кремния. Б параллель подготавливают 4 партии пластин: а) боконая поверхность пластин первой партии после финишной полировки рабочей стороны на окиси хрома травится в полирующем трявителе типа CP-8 (удаляют 2-3 мм); б) боковую поверхность пластин нторой партии после финишной полировки рабочей стороны ия окиси хромя обрябятывяют ялмязньтм ябрязиво" и

723986

20

30 ров. слоях, Таблица

Номер парВид обработки боковой поверхности слитка

Количество

Количество эпитаксиальных структур пластин с

,м 0,37. тии а. Шлифовка алмазным инструментом (ф зерна

40 мкм) 1

3

40 б. Полирующее химико-динамичес34

33 кое травление в CP-8 в. Шлифовка алмазным абразивом (ф 10 мкм) 9

11

12 номинальным размером зерна 5 мкм и дополнительно травят в травителе типа CP-8, в) боковую поверхность пластин третьей партии после финишной химико-динамической полировки рабочей стороны в травителе типа CP-8 обрабатывают алмазным абразивом с номинальной величиной зерна 5 мкм, г) боковую поверхность пластин четвертой партии после финишной полировки рабочей стороны на окиси хрома обрабатывают алмазным абразивом с номинальной величиной зерна 3 мкм.

На пластинах указанных партий наращивают эпитаксиальные слои кремния толщиной 10 мкм с удельным сопротивлением 10 Ом см методом восстановления четыреххлористого кремния о водородом при температуре 1150 С на установке с горизонтальным типом реактора. Определяют коэффициент заполнения площади эпитаксиальной структуры линиями скольжения ° Ре— зультаты измерений представлены в табл. 2.

Анализ полученных результатов позволяет сделать следующие выводы.

1.. Характер обработки боковой поверхности слитка или пластин заметным образом влияет на генерацию линий скольжения в эпитаксиальных

2. Шлифовка боковой поверхности слитка алмазным инструментом с номинальной величиной 40 мкм, а также ее химико-динамичесая полировка для удаления нарушенного слоя не исключает появления линий скольжения, а скорее способствует их генерации.

3. Химико-динамическое травление боковой поверхности пластин не дает положительного эффекта.

4. Шлифовка боковой поверхности слитка или пластин алмазным абразивом с величиной зерна 1-10 мкм приводит к значительному снижению количества линий скольжения в эпитаксиальных слоях.

Создание на периферии пластин дефектной области, как показано экспериментом, способствует релаксации остаточных напряжений при высокой температуре. В связи с этим уменьшается вероятность скольжения.

Развитие линий скольжения затруднено из-за взаимодействия с дислокациями дефектной области на периферии пластин.

Предлагаемый способ позволяет улучшить электрофизические свойства эпитаксиальных структур и повысить выход годных структур, а также выход годных полупроводниковых прибо723986.Таблица 2

Вид обработки боковой поверхности пластин

Номер партии

Количество пластин с

О,ЗХ

Количество эпитаксиальных структур а, Химико-динами-. 13 ческое травле- 14 ние в СР-8 15

25

17 д. Шлифовка боковой поверхности и химикодинамическая полировка в

СР-8

42 е. Химико-динамическая полировка в CP-8 и шлифовка (ф зерна 5 мкм) 19

24 к, Шлифовка алмазным абразивом (р зерна 3 мкм) 74

2,2-32

Заказ 8133/Э Тираж 678 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.,113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4(5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Редактор Воликова Техред Ж. Кастелевич Корректор 0 Пуговая