способ изготовления полупроводникового прибора

Формула изобретения

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий процесс формирования скрытого изолирующего слоя диоксида кремния в полупроводниковой кремниевой подложке, отличающийся тем, что полупроводниковую структуру после формирования скрытого изолирующего слоя обрабатывают ионами фтора дозой (4-6)·10¹³ см^-2 с энергией 80-100 кэВ с последующим термическим отжигом при температуре 800-1100°С в течение 30-60 с.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления транзисторов - кремний на изоляторе с высокой радиационной стойкостью.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора с улучшенной радиационной стойкостью [Заявка 225036, Япония, МКИ H01L 21/336] путем имплантации подложки кремния p-типа проводимости с последующим осаждением на ней слоя поликристаллического кремния, легированного фосфором, и проведения имплантации ионов мышьяка в области стока и истока и создания диэлектрической изоляции. Полупроводниковые приборы, изготовленные таким способом, имеют значительные по площади области, которые ухудшают электрические характеристики и параметры полупроводниковых приборов.

Известен способ изготовления радиационно-стойкого полупроводникового прибора [Заявка 2667442, Франция, МКИ H01L 23/552] путем наращивания эпитаксиального слаболегированного активного слоя на поверхности сильнолегированной полупроводниковой подложки p- или n-типа проводимости, на которой затем имплантируются ионы кислорода для формирования скрытого изолирующего слоя диоксида кремния, устраняя влияние радиационно-индуцированных зарядов на характеристики активного слоя прибора.

Недостатками этого способа являются:

- появление избыточных токов утечки;

- нарушение структуры эпитаксиального слоя;

- плохая технологическая воспроизводимость.

Задача, решаемая изобретением - повышение радиационной стойкости в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов.

Задача решается тем, что после формирования скрытого изолирующего слоя диоксида кремния полупроводниковую структуру обрабатывают ионами фтора дозой (4-6)·10¹³cм ^-2 с энергией 80-100 кэВ с последующим проведением термического отжига при температуре 800-1100°C в течение 30-60 сек.

Технология способа состоит в следующем: в исходные пластины кремния формируют изолирующий слой диоксида кремния имплантацией ионов кислорода при энергии 180÷200 кэВ с интегральной дозой 1,8·10¹⁸см^-2. Затем полупроводниковые структуры обрабатывают ионами фтора дозой (4-6)·10¹³ см^-2 с энергией 80-100 кэВ так, чтобы максимум концентрации в окисле находился на границе раздела - верхний слой кремния - скрытый диоксид кремния. Для снижения радиационных поверхностей в верхнем слое кремния, полученных в процессе ионной имплантации, проводится термический отжиг при температуре 800-1100°C в течение 30-60 сек. Далее в активном слое кремния создают полупроводниковые приборы по стандартной технологии.

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

Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по стандартной технологии	Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по предлагаемой технологии
Подвижность, см2/В·с	Плотность дефектов, см-2	Ток утечки, Iут·1013 A	Подвижность, см2/В·с	Плотность дефектов, см-2	Ток утечки, Iут·1013 A
470	5·10 5	8,5	650	4·103	0,4
450	8·105	10,3	610	6·10 3	0,6
450	7·105	12,1	600	5·103	0,7
530	2·105	5,2	670	1·10 3	0,25
520	2·105	4,8	690	1·103	0,21
570	1·105	4,2	730	0,7·10 3	0,2
460	6·105	10,1	600	4·103	0,55
490	3·105	7,9	670	2·10 3	0,38
440	8·105	9,8	600	6·103	0,51
490	4·105	8,1	665	3·10 3	0,35
430	5·105	8,6	645	4·103	0,41
540	1·105	4,5	704	0,9·10 3	0,23
500	3·105	7,5	670	1·103	0,34

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 17,5%.

Технический результат: снижение токов утечек, снижение плотности дефектов, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличения процента выхода годных приборов.

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

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем обработки полупроводниковой структуры после формирования скрытого изолирующего слоя на кремниевой подложке ионами фтора дозой (4-6)·10¹³ см ^-2 с энергией 80-100 кэВ с последующим проведением термического отжига при температуре 800-1100°C в течение 30-60 сек.