Патент на изобретение №2371807

(54) СПОСОБ ДИФФУЗИИ ФОСФОРА ИЗ ФОСФОРНО-СИЛИКАТНЫХ ПЛЕНОК

(57) Реферат:

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых приборов и интегральных схем (ИС), в частности к способам диффузии фосфора. Сущность изобретения: в способе диффузии фосфора из фосфорно-силикатных пленок, включающем процесс образования фосфоросиликатного стекла на поверхности кремниевой пластины из газовой фазы, в качестве источника диффузанта используют жидкий источник оксихлорид фосфора (POCl₃) при следующем соотношении компонентов: кислород – O₂=38 л/ч азот – N₂=700 л/ч, азот через питатель – N₂=36,7 л/ч при температуре процесса 1000°С, время проведения загонки фосфора -40 минут, при этом поверхностное сопротивление равно R_S=160±10 Ом/см. Техническим результатом изобретения является уменьшение разброса значений поверхностной концентрации по всей поверхности кремниевой пластины, уменьшение длительности и температуры процесса.

Изобретение относится к технологии получения полупроводниковых приборов и интегральных схем (ИС), в частности к способам получения фосфорно-силикатных стекол для формирования активной эмиттерной области.

Известны способы диффузии фосфора: твердый планарный источник – ТПИ; жидкие источники диффузии фосфора – PCl₃; газообразные источники диффузии в потоке газа – PH₃ [1].

Недостатками этих способов является неравномерное распределение концентрации по поверхности кремниевой пластины, высокие температуры и длительность процессов.

Образующиеся в процессе диффузии фосфора пленки фосфоросиликатного стекла (ФСС) являются хорошим средством геттерирования примесей в полупроводниковой технологии. При температуре осаждения ФСС создаются индуцированные диффузионные напряжения впереди фронта диффузии. Эта область является стоком для металлических примесей.

Целью изобретения является уменьшение разброса значений поверхностной концентрации по всей поверхности кремниевой пластины, уменьшение длительности и температуры процесса.

Поставленная цель достигается проведением процесса диффузии фосфора с применением диффузанта – оксихлорид фосфора (POCl₃), при следующем расходе газов: кислород – O₂=37,8±0,5 л/ч, азот – N₂=740±10 л/ч, азот через питатель – N₂=36,7 л/ч. Температура процесса 1000°С и время проведения процесса равно 40 минут. На стадии загонки используется окисляющая смесь, в результате образуется P₂O₅ в определенной точке системы перед зоной диффузии. Присутствие кислорода на стадии загонки предотвращает подтравливание поверхности галогеном, особенно при высоких концентрациях POCl₃ в смеси.

Сущность способа диффузии из жидкого источника заключается в том, что пластины кремния помещают в кварцевую трубу, находящуюся внутри нагретой однозонной печи. Через трубу пропускается поток газа носителя – азот N₂, к которому добавляется примесь источника диффузанта, находящегося при обычных условиях в жидком состоянии. При этом в газовую смесь на все время добавляется кислород – O₂=37,8±0,5 л/ч.

Технологический процесс проводят при следующем расходе газов: кислород – O₂=37,8±0,5 л/ч, азот – N₂=740±10 л/ч, азот через питатель – N₂=36,7 л/ч. Температура процесса 1000°С и время проведения процесса загонки 40 минут.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами.

ПРИМЕР 1. Технологический процесс диффузия фосфора проводят в однозонных диффузионных печах типа на установке СДОМ-3/100. Кремниевые пластины размещаются на кварцевых лодочках, расстояние между пластинами 2,4 мм. Через трубу пропускается поток газа носителя – азот N₂, к которому добавляется примесь источника диффузанта, находящегося при обычных условиях в жидком состоянии. При этом в газовую смесь на все время добавляется кислород – O₂=37,8±0,5 л/ч.

Технологический процесс проводят при следующем расходе газов: кислород – O₂=40±0,5 л/ч, азот – N₂=500±10 л/ч, азот через питатель – N₂=36,7 л/ч. Температура процесса 1100°С и время проведения процесса загонки 60 минут.

Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_S). Поверхностное сопротивление равно R_S=120±10 Ом/см.

ПРИМЕР 2. Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Технологический процесс проводят при следующем расходе газов: кислород – O₂=38±0,5 л/ч, азот – N₂=600±10 л/ч, азот через питатель – N₂=36,7 л/ч. Температура процесса 1000±50°С и время проведения процесса загонки 50 минут.

Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_S). Поверхностное сопротивление равно R_S=140±10 Ом/см.

ПРИМЕР 3. Способ осуществляют аналогично условию примера 1.

Технологический процесс проводят при следующем расходе газов: кислород – O₂=37,8±0,5 л/ч, азот – N₂=700±10 л/ч, азот через питатель – N₂=36,7 л/ч. Температура процесса 1000°С и время проведения процесса загонки 40 минут.

Контроль процесса проводят путем измерения поверхностного сопротивления (R_S). Поверхностное сопротивление равно R_S=160±10 Ом/см.

Таким образом, предлагаемый способ, по сравнению с прототипами, позволяет проводить процесс диффузии фосфора при температуре, равной 1000°С, и получить R_S=160±10 Ом/см, при котором обеспечивается уменьшение разброса значений поверхностной концентрации по кремниевой пластине, снижение длительности и температуры процесса.

Источники информации

1. Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств. М.: Радио и связь. 1991, с.179-180.

Формула изобретения

Способ диффузии фосфора из фосфорно-силикатных пленок, включающий процесс образования фосфоросиликатного стекла на поверхности кремниевой пластины из газовой фазы, отличающийся тем, что в качестве источника диффузанта используется жидкий источник оксихлорид фосфора (POCl₃) при следующем соотношении компонентов: кислород O₂=38 л/ч, азот N₂=700 л/ч, азот через питатель N₂=36,7 л/ч при температуре процесса 1000°С, время проведения загонки фосфора 40 мин, поверхностное сопротивление равно R_S=160±10 Ом/см.