способ изготовления полупроводникового прибора

Формула изобретения

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий формирование скрытого изолирующего слоя в подложке кремния и создание на верхнем слое кремния активных областей полупроводникового прибора, отличающийся тем что скрытый изолирующий слой формируют из нитрида кремния имплантацией N₂ в кремниевую подложку при температуре 550÷650°С с энергией 140÷160 кэВ и дозе 7,5·10¹⁷ см^-2, с последующим отжигом при температуре 1200°С в атмосфере аргона в течение 2-4 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления транзисторов кремний-на-изоляторе, с низкой плотностью дефектов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора (Патент 4889829 США, МКИ H01L 21/76) путем формирования термической пленки SiO₂ на Si-подложке, служащей для стабилизации электрических характеристик между формируемым в последствии методом осаждения изолирующим слоем и подложкой. Осажденный слой окисла и пленки термического SiO₂ частично удаляются и остаются только в области формирования структуры кремний на изоляторе. Далее осаждают слой поликремния, предназначенный для создания структуры транзистора. В полупроводниковых приборах, изготовленных таким способом, образуются многослойные структуры, которые ухудшают параметры полупроводниковых приборов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора (Патент 5061642 США, МКИ H01L 21/477) путем имплантации О₂ через подложку с образованием промежуточного слоя. Затем проводится отжиг подложки в атмосфере N₂, в каждом цикле которого попеременно чередуются температура 1100°С и 500°С. Продолжительность цикла минута, количество циклов - 10. В результате происходит образование слоя SiO₂ под слоем Si.

Недостатками этого способа являются:

- повышенная плотность дефектов в поверхностном слое Si;

- низкая технологическая воспроизводимость;

- значительные токи утечки.

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

Задача решается путем формирования скрытого слоя нитрида кремния имплантацией N₂ в кремниевую подложку при температуре 550÷650°С с энергией 140÷160 кэВ и дозе 7,5·10¹⁷ см ^-2, с плотностью тока пучка 0,7 мА/см² и последующим отжигом при температуре 1200°С в атмосфере Ar в течение 2-4 час.

Формирование скрытого слоя нитрида кремния взамен SiO₂ обеспечивает существенное снижение плотности дефектов в поверхностном слое Si и позволяет сформировать более толстые изолированные слои в Si, за счет снижения дозы имплантации.

Технология способа состоит в следующем: сначала на пластинах Si выращивали слой термического окисла (25 нм), который в процессе имплантации N₂ предотвращает распыление Si и уменьшает загрязнение поверхности. Имплантацию N₂ выполняли при температуре подложки 550÷650°С с энергией 140÷160 кэВ и дозе 7,5·10¹⁷ см^-2 , с плотностью тока пучка 0,7 мА/см². Затем проводили термический отжиг при температуре 1200°С в атмосфере Ar в течение 2-4 час. Затем в верхнем слое Si создавали активные области полупроводникового прибора по стандартной технологии.

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

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 20,5%.

Технический результат:

- снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности; улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов.

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

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем формирования скрытого слоя нитрида кремния имплантацией N₂ в кремниевую подложку при температуре 550÷650°С с энергией 140÷160 кэВ и дозе 7,5·10¹⁷ см ^-2, с плотностью тока пучка 0,7 мА/см² с последующим отжигом при температуре 1200°С в атмосфере Ar в течение 2-4 час позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.