способ повышения радиационной стойкости полупроводниковых приборов

Формула изобретения

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий формирование тонкой эпитаксиальной кремниевой полупроводниковой пленки и скрытого изолирующего слоя диоксида кремния на поверхности полупроводниковой подложки, отличающийся тем, что полупроводниковые структуры после формирования эпитаксиальной пленки и изолирующего слоя диоксида кремния на поверхности полупроводниковой подложки подвергаются облучению -квантами в интервале доз 10⁵-10 ⁶ рад и диапазоне температур 350-450°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления радиационно-стойких приборов.

Известен способ повышения радиационной стойкости полупроводниковых приборов [1] путем формирования в полупроводниковой n-подложке областей p⁺ проводимости, внутри которых создают области n⁺-типа. Полупроводниковые приборы, изготовленные таким способом, имеют значительные по площади области, которые ухудшают электрические характеристики и параметры полупроводниковых приборов.

Известен способ повышения радиационной стойкости полупроводниковых приборов [2] путем формирования скрытого изолирующего слоя диоксида кремния обработкой ионами кислорода O⁺ полупроводниковой подложки с эпитаксиальным слоем кремния.

Недостатками этого способа являются:

- плохая технологическая воспроизводимость;

- нарушение поверхности эпитаксиального слоя и ухудшение статических параметров приборов;

- появление избыточных токов утечки.

Целью изобретения является повышение радиационной стойкости в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе производства полупроводниковых приборов, после формирования эпитаксиальной кремниевой полупроводниковой пленки и создания скрытого и изолирующего слоя диоксида кремния на подложке, они подвергаются облучению -квантами в интервале доз 10⁵-10 ⁶ рад и диапазоне температур 350-450°С.

При облучении -квантами снижаются токи утечки, обусловленные наличием дефектов и дефектно-примесных комплексов в эпитаксиальной пленке кремния вблизи границы раздела кремний - диоксид кремния, за счет перекомпенсации заряда на границе раздела кремний - диоксид кремния и снижение числа оборванных связей и генерационно-рекомбинационных процессов в эпитаксиальном слое кремния.

Отличительными признаками способа являются облучение -квантами и температурный режим процесса.

Технология способа заключается в следующем: после формирования эпитаксиальной кремниевой полупроводниковой пленки на подложке и создания скрытого изолирующего слоя диоксида кремния они подвергаются облучения -квантами в интервале доз 10⁵-10 ⁶ рад и диапазоне температур 350-450°С. Далее создают полупроводниковые приборы по стандартной технологии.

По предлагаемому способу были обработаны изготовленные по принятой технологии полупроводниковые структуры. Результаты обработки представлены в таблице 1.

Таблица 1.
Параметры п/п структур до обработки			Параметры п/п структур после обработки
Ток утечки I ут. 1013А	Плотность дефектов см2	Подвижность см2(В·с)	Ток утечки I ут. 1013А	Плотность дефектов см2	Подвижность см2 (В·с)
12,8	9,5·10 6	450	1,8	4,8·105	645
4,5	0,8·10 6	634	0,5	0,4·105	824
12,4	8,7·10 6	495	1,4	4,3·105	690
10,2	6,2·10 6	539	0,85	3,1·105	738
8,1	4,7·10 6	567	0,74	2,5·105	762
7,6	4,4·10 6	581	0,68	2,1·105	776
11,7	9,1·10 6	513	1,2	4,5·105	701
9,3	5,8·10 6	546	0,93	3,2·105	740
5,1	1,2·10 6	620	0,54	0,5·105	803
6,9	3,3·10 6	592	0,61	1,5·105	784
8,8	5,6·10 6	557	0,79	2,3·105	749
5,7	2,4·10 6	606	0,56	1,1·105	801
4,9	0,9·10 6	624	0,52	0,4·105	815
10,8	8,1·10 6	531	0,9	3,8·105	727
6,3	2,8·10 6	598	0,57	1,3·105	782

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

Из анализа полученных данных следует, что способ позволяет, используя разработанную технологию, включающую обработку полупроводниковых структур, после формирования эпитаксиальной кремниевой полупроводниковой пленки на подложке и создания скрытого изолирующего слоя диоксида кремния -квантами в интервале доз 10⁵-10 ⁶ рад и диапазоне температур 350-450°С:

- снизить избыточные токи утечки;

- повысить подвижность носителей;

- обеспечить технологичность и легкую встраиваемость в стандартный технологический процесс изготовления полупроводникового прибора;

- улучшить параметры полупроводниковых приборов;

- повысить процент выхода годных.

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

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем обработки полупроводниковых структур после формирования эпитаксиальной кремниевой полупроводниковой пленки на подложке и создания скрытого изолирующего слоя диоксида кремния -квантами в интервале доз 10⁵-10 ⁶ рад и диапазоне температур 350-450°С позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.

Источники информации

1. Заявка 2128474 Япония, МКИ H01L 29/784.

2. Заявка 2667442 Франция, МКИ H01L 23/552.