CC BY
7
УДК 621. 382. 28
А.А. Новиков, В.Н. Литвиненко, Т.М. Игнатова, Н.А. Самойлов, И.П. Урда
УЛУЧШЕНИЕ ОБРАТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КРЕМНИЕВОГО ВАРИКАПА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПРЕДОКИСЛИТЕЛЬНОГО
ГЕТТЕРИРОВАНИЯ
Наведено результати до^дження впливу передокислювального гетерування на pieeHb
зворотних струмiв кремтевого варикапу. Розглянуто причину аномально високого рiвня
зворотних струмiв варикапних структур.
Введение. Кремний с его уникальными электрическими свойствами продолжает занимать в производстве ПП и ИМС доминирующее положение. Но, несмотря на широкое применение, проблемой технологии производства кремниевых диодов является низкий выход годных по обратному току [1]. Основной причиной низкого выхода годных диодов является высокая плотность структурных дефектов, образующихся в кремнии в процессе высокотемпературных технологических операций [2]. Для предотвращения влияния структурных дефектов на параметры диодов разработаны методы геттерирования дефектов [3]. Несмотря на многообразие приводимых в литературе методов геттерирования структурно-примесных дефектов, следует отметить, что многие из них нетехнологичны, не вписываются в технологический цикл изготовления диода, что затрудняет их внедрение в производство.
Цели работы. Данная работа посвящена исследованию причин аномально высоких уровней обратного тока на структурах кремниевого варикапа и разработке эффективного метода геттерирования дефектов.
Основная часть. Исследование забракованных по обратному току варикапных структур показало наличие в их активных областях высокой плотности окислительных дефектов упаковки (ОДУ) (до 105 см-2).
Структуры исследуемого варикапа изготавливались по стандартной эпитаксиально-планарной технологии [4]. В качестве исходного материала использовали эпитаксиальные пленки, легированные фосфором, с удельным сопротивлением 1,8 Ом см и толщиной 10 мкм. Технологический процесс изготовления варикапа включал высокотемпературные операции термического окисления.
Необходимо было выбрать эффективный метод геттерирования, который бы органично вписывался в технологический маршрут изготовления варикапа. Так как ОДУ образуются, начиная с первой высокотемпературной операции - термического окисления, то очевидно, что следует использовать геттерирование уже в самом начале технологического маршрута изготовления диода.
Предварительные исследования показали, что наиболее эффективным для подавления ОДУ является метод создания геттерирующей области диффузионным легированием посредством применения диффузии бора. Причем формировать область геттера необходимо с нерабочей стороны пластины до начала проведения термического окисления.
Создание геттерирующего слоя осуществлялось проведением диффузии бора в нерабочую сторону пластин при Т=11000С в течение 40 минут в смеси аргона (100 л/ч) и кислорода (18 л/ч). При этом рабочая сторона пластины защищалась слоем пиролитического SiO2, толщиной 0,3 мкм. После одновременного стравливания защитного слоя SiO2 с рабочей стороны пластин и боросиликатного стекла с нерабочей стороны пластин в растворе плавиковой кислоты (HF:H20=1:10), проведения стандартной химической обработки пластины были подвергнуты термическому окислению в парах воды (Т= 10500С, время окисления 100 минут) с последующим отжигом в атмосфере аргона [5] при температуре окисления. Проведенные металлографические исследования показали отсутствие ОДУ в окисленных кремниевых структурах. После прохождения стандартного для данного варикапа технологического процесса, включающего создание омических контактов химическим осаждением никеля, было проведено измерение обратных токов на сформированных диодных структурах. Критерий годности: 1обр < 1 мкА при обратном напряжении 35 В.
Г. " : ' 4 ' Г
р • • ч ; У
Её " * ■ • * " * * - - • - * < ; . —
/ / V
Рис.1. Микрофотография поверхности варикапной структуры, которая содержит ОДУ, после
селективного травления
В таблице приведены сравнительные результаты разбраковки по обратному току варикапов, изготовленных по базовой (партии №1, 2) и разработанной (партии №3, 4) технологиям.
Таблица
Сравнительные характеристики базовой и разработанной технологий
Технология изготовления варикапных структур Номер партии пластин Выход годных варикапов по обратному току,%
Без использования геттерирования 1 85
2 79
С предокислительным геттерированием 3 91
4 89
Как видно из таблицы, предокислительное геттерирование дает возможность существенно повысить выход годных варикапных структур.
Выводы. Таким образом, причиной низкого выхода годных варикапов являются ОДУ, образующиеся в кремнии в процессе высокотемпературных технологических операций. Использование предокислительного геттерирования, путем проведения диффузии бора в нерабочую сторону пластин, позволяет предотвратить образование ОДУ в формируемых структурах варикапа, что обеспечивает увеличение выхода годных приборов.
ЛИТЕРАТУРА:
1. Рейви К. Дефекты и примеси в полупроводниковом кремнии. - М.: Мир, 1984. - 472 с.
2. Литвиненко В.Н. Улучшение обратных характеристик кремниевых диодов с омическим контактом на основе никеля // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. -1986. - Вып. 6. - С. 58-62.
3. Геттерирование точечных дефектов в призводстве полупроводниковых приборов / Г.З. Немцев, А.И. Пекарев, Ю.Д. Чистяков, А.Н. Бурмистров // Зарубежная электронная техника. - 1981. -№11(245). - С. 3-6.
4. Курносов А.И., Юдин В.В. Технология изготовления ПП и ИМС. - М.: Радио и связь, 1986. -368 с.
5. Довгошей Н.И., Крусь А.П., Литвиненко В.Н, Тхорик Ю.А. Улучшение обратных характеристик кремниевых диодных структур с помощью отжига в аргоне // Электронная техника. Сер.2. Полупроводниковые приборы. - 1988. - Вып. 6. - С. 46-50.
НОВИКОВ Александр Александрович - д.х.н., профессор, зав. кафедрой информационно-измерительных технологий электроники и инженерии Херсонского национального технического университета.
Научные интересы:
- исследование и разработка полупроводниковых приборов.
ЛИТВИНЕНКО Виктор Николаевич - к.т.н., доцент кафедры информационно-измерительных технологий электроники и инженерии Херсонского национального технического университета.
Научные интересы:
- исследование и разработка технологий полупроводниковых структур и их применение для создания электронных приборов.
ИГНАТОВА Татьяна Михайловна - старший преподаватель кафедры информационно-измерительных технологий электроники и инженерии Херсонского национального технического университета.
Научные интересы:
- исследование материалов электронной техники, их получение и применение для изготовления полупроводниковых приборов.
САМОЙЛОВ Николай Александрович - ведущий инженер лаборатории отдела № 23 ИФП НАН Украины.
Научные интересы:
- технология эпитаксиального наращивания полупроводниковых структур и их использование в производстве электронных приборов.
УРДА Иван Петрович - начальник производства №6 ДП «Дшпро-нашвпроввдники» Командитного общества «Приватне шдприемство «В. А. Т. «Компашя «Дншро» i компашя» (г. Херсон).
Научные интересы:
- исследование технологических процессов изготовления полупроводниковых приборов и применение результатов исследований в серийном производстве.
