Спосіб виготовлення напівпровідникових структур

Спосіб виготовлення напівпровідникових структур, що полягає в нанесенні плівок дифузанту на монокристалічні напівпровідникові пластини і проведенні твердофазного дифузійного легування, який відрізняється тим, що дифузію легуючої домішки проводять під впливом атомарного водню при температурі 27 - 57°С Винахід, що заявляється, відноситься до галузі напівпровідникової електроніки, зокрема до виготовлення напівпровідникових приладів Широко відомий спосіб виготовлення напівпровідникових структур, в основу якого покладено дифузійне легування напівпровідникових пластин при високій температурі (наприклад, 1000 - 1300°С для кремнію) [Курносов А И , Юдин В В Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем - М Высшая школа, 1986 - С 1 7 7 - 1 7 8 ] Основним недоліком цього способу є високотемпературне нагрівання, при якому підсилюються коливання кристалічної ґратки і неминуче генеруються макро- і мікродефекти, а також виникають механічні напруги і пластичні деформації в напівпровідникових пластинах через різницю температурних коефіцієнтів ЛІНІЙНОГО розширення матеріалу пластин (наприклад кремнію) і матеріалів, що використовуються в технологічному циклі (наприклад двоокису кремнію), релаксація яких виявляється в деградації електрофізичних параметрів напівпровідникових структур Усе вищесказане обумовлює низьку відтворюваність процесу шари напівпровідникових пластин унаслідок їхнього опромінення високоенергетичними частками, а також відносно висока температура процесу Відомий спосіб виготовлення напівпровідникових структур, прийнятий нами за прототип, полягає в нанесенні плівок дифузанта на монокристалеві напівпровідникові пластини і їх опромінення випромінюванням лазера при температурі зразків 400 - 500°С [Твердофазное легирование кремния под действием непрерывного излучения СО2лазера / Кияк С Г , Крэчун В , Маненков А А и др // Физика и техника полупроводников - 1989 Т 23 - вып 5 - С 421] Недолік відомого способу полягає втому, що він має відносно високу температуру процесу, а рівень електрофізичних параметрів створюваних напівпровідникових структур не задовольняє вимогам промислових стандартів В основу винаходу поставлено завдання удосконалення способу виготовлення напівпровідникових структур шляхом поліпшення електрофізичних параметрів одержуваних напівпровідникових структур за рахунок зниження температури процесу дифузійного легування і зменшення дефектності структури легованих шарів напівпровідникових пластин Поставлене завдання досягається тим, що в способі виготовлення напівпровідникових структур, що заявляється, після нанесення плівок дифузанта на монокристалеві напівпровідникові пластини твердофазне дифузійне легування проводять під впливом атомарного водню при температурі 27 - 57°С У порівнянні з прототипом, ВІДМІННОЮ ознакою є те, що дифузія легуючої домішки в монокристалевій пластині активується енергією, що розсію Відомий спосіб виготовлення напівпровідникових структур, що полягає в нанесенні плівок дифузанта на монокристалеві напівпровідникові пластини і їх опромінення високоенергетичними частками при температурі 300 - 400°С [Диффузия серебра в кремний под действием электронного облучения / Козловский В В , Ломасов В Н , Пилькевич Я Л , Питкевич M B // Физика и техника полупроводников - 1980 - Т 14 - вып 10 - С 2043] Основним недоліком цього способу є введення додаткових радіаційних дефектів у леговані 1 О о ю 54007 ється при протіканні на поверхні пластин екзотермічної реакції Для цього використовується адсорбція і рекомбінація атомарного водню, який не вносить помітних спотворень у кристалічну і зонну енергетичну структуру напівпровідників Це дозволяє одержувати напівпровідникові структури з дефектністю кристалічної ґратки близької до вихідного матеріалу напівпровідникових пластин Другою ВІДМІННОЮ істотною ознакою є зниження температури процесу до 27 - 57°С, що дозволяє усунути негативні явища, обумовлені високотемпературною обробкою, а саме генерація макро- і мікродефектів, виникнення механічних напруг і пластичних деформацій у напівпровідникових пластинах через різницю температурних коефіцієнтів ЛІНІЙНОГО розширення матеріалу пластин і матеріалів, що використовуються в технологічному циклі, активація "шкідливих" неконтрольованих фонових домішок (мідь, залізо, золото, алюміній тощо), що при охолодженні у результаті перенасичення твердих розчинів цих атомів у матеріалі напівпровідникових пластин утворюють осадження у вигляді мікроскупчень переважно на дефектах структури Усе вищесказане дозволяє знизити рівень механічних напруг у легованих шарах напівпровідникових пластин і поліпшити електрофізичні параметри одержуваних напівпровідникових структур Порівняльний аналіз способу, що заявляється, із прототипом дозволяє зробити висновок, що спосіб відрізняється від відомого введенням нового зовнішнього впливу на напівпровідникові пластини з плівками дифузанта, а саме твердофазне дифузійне легування проводять під впливом атомарного водню при температурі 27 - 57°С ВІДОМІ технічні рішення, у яких твердофазне дифузійне легування проводять під впливом високоенергетичних часток або лазерного випромінювання, приводять до технічного результату, що не задовольняє поставленому завданню, тому що вони підвищують дефектність структури, мають високу температуру процесу (300 - 500°С) і сприяють виникненню пластичних деформацій і механічних напруг у легованих шарах напівпровідникових пластин У технічному рішенні, що заявляється, нові технічні ознаки при взаємодії з відомими дають новий технічний результат, що дозволяє вирі шити поставлене завдання Таким чином, у порівнянні з прототипом пропоноване технічне рішення містить вищевказані ІСТОТНІ ВІДМІННІ ознаки і, отже, відповідає вимозі "новизна" Ознаки, що відрізняють технічне рішення, що заявляється, від прототипу, не виявлені в інших технічних рішеннях при вивченні цієї галузі техніки і, отже, забезпечують рішенню, що заявляється, винахідницький рівень На фіг 1 представлено профілі концентрації ІНДІЮ в германії, отримані в результаті обробки в атомарному водні 1 - без обробки, 2 - після обробки протягом ЗО хвилин, 3 - після обробки протягом 60 хвилин На фіг 2 - вольтамперна характеристика напівпровідникових структур, отриманих при обробці пластин германію з плівками ІНДІЮ В атомарному водні 1 - без обробки, 2 - після обробки протягом ЗО хвилин Приклад здійснення способу, що заявляється Для дослідження були взяті шліфовані і поліровані пластини германію n-типу провідності з орієнтацією поверхні (111), питомим опором 1,5 105Ом м, ЩІЛЬНІСТЮ дислокації 10 6 м 2 , діаметром 0,01м На поліровану поверхню кристалів методом термічного випару у вакуумі на установці ВУП-4 наносять плівки ІНДІЮ товщиною (2-3) 10 7 м при температурі 127°С Потім зразки поміщають у кварцову робочу камеру на відстані 0,25м від розрядної трубки і роблять відкачку робочої камери до тиску 0,02 0,2Па Після ЦЬОГО В робочу камеру подається молекулярний водень, що розпадається на атоми у високочастотному розряді Концентрація атомів водню в реакційному об'ємі досягала 5 10 2 0 м 3 при тиску в системі 15 - 20Па Твердофазне дифузійне легування пластин в атомарному водні роблять протягом ЗО хвилин без попереднього нагрівання при температурі 27 57°С, що вимірюється хромель-копелевою термопарою, закріпленою на поверхні пластин Типові профілі розподілу домішки після обробки зразків в атомарному водні, а також вольтамперна характеристика одержуваних структур приведені на фіг 1 і фіг 2 ВІДПОВІДНО 54007 І, м\ ю-. С, віди. од. 60 s, им ФІГ.2 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24