Способ изготовления -структур

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Н 011 21/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ Е ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ юл. М 2Е.И.Ша физи А.Ф.ИО ехничесАН СССР 29 1 ьс 22(54)(57) спосов изготовлкния рСТРУКТУР в окисляющей атмосфервключающий шлифоварку пластинния, отмывку поверхностей, нанна обе стороны спиртового илиго раствора азотнокислого алюм п -креесениеводноиния С:(21) 26 ( 22) 10 (46) 15 (72) Н. (71) ор кий инс (53) 62 (56) 1. кл. 122. А М 58077 (протот 2306/ 1810.7806.84. Б) и борной кислоты, первую термообработку при температуре диффузии, создание второй термообработкой на одниз сторон пластины П -слоя путемдиффузии фосфора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью улучшения параметров структур и повышения их воспроизводимости,обе термообработки пластин проводят в галогенсодержащей среде, после первой термообработки осуществляют стравливаниеобразовавшейся двуокиси кремния споверхноатей пластины, затем на одниз сторон пластины наносят пленкудвуокиси кремния, легированнуюбором, а на другую - пленку двуокискремния, легированную фосфором, ипластины подвергают термообработке, аналогичной первой.Изобретение относится к производству полупроводниковых приборов, вчастности к способам изготовлениямногослойных структур мощных тиристоров.Известен способ изготовления 5р- н- р-и -структур, заключающийсяв том, что создание р- и -переходовосуществляется в изолированнойамплитуде под вакуумом либо в инертной среде 11 . 10Недостатками известного способаявляются необходимость применениясложной оснастки и высокая себестоимость.Наиболее близким техническим решением к изобретению является способизготовления р-и-р-структур вокисляющей атмосфере, включающийшлифовку пластин из и -кремния,отмывку поверхностей, нанесение наобе стороны спиртового или водного.раствора азотнокислого алюминияили борной кислоты, первую термообработку при температуре диффузии,создание второй термообработкой наодной из стороны пластины и -слояпутем диффузии фосфора 2 .По известному способу первуютермообработку пластины при температуре диффузии проводят в течение10-50 ч в окислительной среде, ЗОнаносят на одну поверхность концентрированный раствор борной кислоты,наносят на зту же сторону слой двуокиси кремния толщиной 2 мкм, создают на противоположной стороне п-слой 35путем диффузии фосфора в течение2-5 ч в окислительной атмосфере,Недостатком известного способаявляется то, что на поверхностипластины создаются источники неконтролируемых загрязнений в результатетаких операций как шлифовка микропорошком, содержащем значительноеколичество таких неконтролируемыхпримесей как Ре, Лц, Сц, Со и др.;отмывка и травление поверхностейпластин в химических реактивах, также содержащих неконтролируемые примеси, Эти загрязнения затрудняютконтролЬ чистоты диффузионных процессов. Кроме того, загрязнениявносятся из окружающей атмосферы, вкоторой присутствуют неконтролируемыепримеси тяжелых металлов, содержащихся в нагревательных элементах, квар-,цевых трубках и лодочках, т.е. атмос фера, окружающая полупроводниковыепластины во время диффузионных процессов, не позволяет обеспечить должный уровень чистоты этих процессов,Наличие в кремнии нежелательных 6 Опримесей таких как На, К и др. ибольшая подвижность этих элементовво время диффузионных процессов приводят к тому, что качество приборов,зависит в большой мере от таких загряэнений, Кроме того, нанесение тлько с одной стороны пластины слоядвуокиси кремния толщиной не менее2 мкм приводит к возникновению термодефектов.Это ухудшает параметры структурыи снижает воспроизводимость,Целью изобретения является улучшение параметров структур и повышение их воспроизводимости,Поставленная цель достигаетсятем, что по предложенному способуобе термообработки пластины проводятв галогенсодержащей среде, послепервой термообработки осуществляютстравливание образовавшейся двуокисикремния с поверхностей пластины,затем на одну из сторон пластины наносят пленку двуокиси кремния, легированную бором, а на другую сторонупленку двуокиси кремния, легированную фосфором, и пластины подвергаюттермообработке, аналогичной первой.В способе исключаются условия,при которых имеется возможностьпроникновения в полупроводник,перераспределения и возникновенияв нем неконтролируемых примесейблагодаря тому, что обе высокотемпературные диффузионные операциипроводятся в галогенсодержащей окислительной атмосфере и вторая диффузия происходит при наличии слоевдвуокиси кремния с обеих сторонпластины, При этом неконтролируемыепримеси, содержащиеся на поверхности пластины или в окружающей атмосфере, или в самом Б, связываютсяионами галогена, и не диффундируютв объем, образуя летучие галогенсодержащие соединения металлов иликомплексы в слое двуокиси Б и награнице раздела Б - Б 10, Слой ЯО,выращенный во время первой термообработки, оказывается насыщеннымсущественным количеством загрязняющих примесей, которые диффундироваличерез него к поверхности для образования летучих галогенсодержащих соединений или образовывали в немкомплексы, поэтому операция стравливания двуокиси кремния исклочаетконтакт пластины и слоя Б 1 С 2, насыщенного неконтролируемыми. примесямии, следовательно, могущего служитьих источником во время второй термообработки. Нанесение слоев Б 102,легированных В и Р с обеих сторонпластины, не приводит к возникновению термодефектов, поскольку термонапряжения возникают во время второйтермообработки симметрично с двухсторон и друг друга компенсируют.Таким образоМ, в описываемомспособе наличие неконтролируемыхпримесей не приводит к их диффузиив объем и исключается возможностьобразования термодефектов. Это по686556 ротоип 5 - 65 7 00 редлагмый Как видпредлагаеулучшить псить воспр но из сравните мый способ дает араметры струк оизводимость,ных данных озможность ры и повыоставитель Гехред А.Баби гличин Корректор Г.Решет дакт хина ираж арст аказ 399 683 Подписноенного комитета СССРтений и открытий35, Раушская наб., д.4/5 ВНИИПИ ГосУД по делам иэ113035,Москва иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул ектная,зволяет улучшить параметры изготовляемых структур и повысть их воспроиэводимость.П р и м е р. Осуществляют изготовление р-л-р-и -структур. Пластину из и-кремния шлифуют и отмывают 5 ее поверхности, Затем ча обе стороныкремниевой пластины наносят растворы азотнокислого алюминия (0,1-2) и борной кислоты (0,01-1) и пластины подвергают термообработке при 10 температуре диффузии 1250 С в течение 10-50 ч в атмосфере кислорода (расход 0,3-1,5 л/мин) и паров четыреххлористого углерода (концентрация 0,5-2,5 мол.Ъ), После этого в .плавиковой кислоте стравливают образовавшуюся двуокись кремния. Затем на одну из сторон пластины наносят пленку двуокиси кремния, легированную бором (концентрация аомов бора в пленке 1 10 " -1"10 см ). На другую сторону пластины наносят пленку двуокиси кремния, легированную фосфором (концентрация атомов фосфора в пленке 2.10- 1 10 ем 3) и пластину подвергают термообработке при 1250 С в течение 2-5 ч в атмософере, аналогичной атмосфере первой термообработки. Далее обработку ведут по стандартной технологии. Результаты сравнительного анализа партий структур, изготовленных по способу, описанному в прототипе, и по предложенному способу, приведены в таблице.Кроме того, отсутствие неконтролируемых примесей в окружающей атмосфере сушественно (более чем в 5 раз) увеличивает срок службы диффузионных кварцевых труб, что приводит к снижению себестоимости структур.