Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИПОЛЯРНОГО ВЧ N-P-N-ТРАНЗИСТОРА
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИПОЛЯРНОГО ВЧ N-P-N-ТРАНЗИСТОРА

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИПОЛЯРНОГО ВЧ N-P-N-ТРАНЗИСТОРА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Использование: технология микроэлектронных устройств. Сущность: в процессе изготовления биполярных ВЧ n-p-n-транзисторов после создания активных областей и формирования омических контактов проводят имплантацию ионов фосфора с энергией 100 ± 20 кэВ постимлантационный обжиг и пассивацию структур. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2025824
Класс(ы) патента: H01L21/265
Номер заявки: 4859919/25
Дата подачи заявки: 16.08.1990
Дата публикации: 30.12.1994
Заявитель(и): Александровский завод им.50-летия СССР
Автор(ы): Царева Л.Г.
Патентообладатель(и): Царева Людмила Георгиевна
Описание изобретения: Изобретение относится к технологии микроэлектронных устройств. В [1] показано, что при бомбардировке протонами с энергией 3,1 МэВ создается узкая область с малыми временами жизни носителей заряда. Но при этом с уменьшением времени переключения происходит увеличение прямого падения напряжения, ухудшение напряжения насыщения и обратных токов.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ изготовления ВЧ р-n-р-транзисторов [2]. Способ включает изготовление ВЧ-транзисторов по следующей схеме: окисление эпитаксиальной кремниевой структуры, фотолитография, формирование базовых областей, формирование эмиттерных областей, вскрытие контактных окон, металлизация алюминия (или Al с добавкой Ca, Si), фотолитография металлизированной пленки, вжигание алюминия, ионное легирование, отжиг (стабилизирующий), пассивация и т.д.
Для ионов В+ характерна большая глубина проникновения в кремний. Но эта примесь пригодна для использования в приборах с нежесткими нормами на величину времени переключения. К тому же торможение легких ионов бора происходит по кулоновскому механизму и для их внедрения необходимы большие дозы.
Целью изобретения является увеличение частоты отсечки, уменьшение токов утечки и времени переключения.
Работа по использованию имплантации ионами Р+ показала высокую эффективность геттерирования точечных дефектов нарушенным слоем, образующимся при отжигах ионноимплантированных слоев. Эффективность геттерирования определяется типом и массой внедряемых ионов и, как следствие, обеспечивает существенное уменьшение времен включения и выключения.
Для имплантации ионов Р+ используются обычные установки ионной имплантации. Исследование сравнительной эффективности влияния ионной имплантации на уменьшение времени переключения в кремниевых транзисторах путем прямого сравнения геттерирования золота при диффузии и имплантации различных ионов показало, что при прочих равных условиях предлагаемые ионы примесей могут быть расположены в ряд: H+, Si+, As+ в соответствии с величиной остаточных нарушений структуры.
Предлагаемый способ улучшения динамических параметров реализуется в транзисторах, включающих окисление эпитаксиального слоя кремния, фотолитографию, формирование базовых и эмиттерных областей, вскрытие контактных окон, формирование металлизированной пленки (Al или сплава), фотолитография металлизированной пленки, вжигание алюминия (или сплавов), имплантация предлагаемыми ионами, отжиг, пассивация и т.д.
П р и м е р реализации предлагаемого способа.
Высоколегированную эпитаксиально- планарную структуру термически окисляют при Т= 1150оС в течение 20 мин (сухой О2) + 60 мин (влажный О23)+ 20 мин (сухой О2) комбинированной среды. При этом вырастает слой двуокиси кремния толщиной 0,72 мкм, достаточной для маскирования поверхности кремния от внедрения легирующих примесей и достаточной для пассивации р-n-перехода коллектор-база. В слое двуокиси кремния с помощью фотолитографии вскрывают окно, через которое в две стадии формируют базовую область.
1 стадия. Диффузия бора из твердых планарных источников (ТПИ), устанавливаемых в кварцевой кассете параллельно друг другу. В качестве ТПИ использовался BN пиролитический. Технологический процесс проведен в режиме Т= 950оС, время 30 мин.
2 стадия. Разгонка бора в режиме Т=1100оС, время 10 мин (сухой О2) + 50 мин (влажный О2).
При этом образуется область толщиной 2 ± 0,25 мкм с поверхностным сопротивлением (Rs) 150-300 Ом/□. В процессе диффузии бора в окислительной среде вырастает маскирующий слой толщиной 0,6 мкм. Далее с помощью фотолитографии в этом маскирующем окисле вскрывают окно, через которое формируют эмиттерную область. Диффузию осуществляют из треххлористого фосфора РCl3 в две стадии.
1 стадия. Загонка фосфора при Т=950оС в течение 28-30 мин в инертной среде.
2 стадия. Разгонка фосфора при Т=900оС в течение 8-10 мин в комбинированной среде сухого и влажного кислорода с параметрами: толщина SiO2 ≈ 0,25 мкм, поверхностное сопротивление Rs = =6-9 Ом/□, толщина эмиттерной области 0,8-1,1 мкм. В созданном маскирующем слое с помощью фотолитографии вскрывают контактные окна соответственно к базовой и эмиттерной областям для обеспечения контакта с металлизацией, которая создается посредством распыления в вакууме и имеет толщину 1,2-1,6 мкм.
Далее проводят вжигание металлизации при Т=460оС в течение 10 мин в среде азота с целью обеспечения переходного сопротивления контактов.
С целью снижения времени включения и выключения импульса тока в коллекторе транзистора пластины кремния со сформированными транзисторными структурами подвергают обработке потоком ионов фосфора на установке ионного легирования. Режим имплантации: энергия Е= 100 ± 20 кэВ, доза 100 ± 20 мкК/см2. Энергия вводимых ионов фосфора определяет проникающую способность через суммарное маскирующее покрытие в базовую и эмиттерную области, а их доза определяет количество вводимых ионов и степень разупорядочения решетки кремния. В результате разупорядочения решетки кремния происходит уменьшение времени рассасывания с 200 до 20-30 нс с соответствующим уменьшением коэффициента усиления по току с 100-150 до 15-25, который восстанавливается при последующем отжиге. Отжиг образовавшихся дефектов имеет место при температуре 400оС в среде Н2. Благодаря этому достигается положительный эффект с применением имплантированного фосфора. Ни в процессе сборочных операций, ни в условиях эксплуатации кристаллы транзисторных структур не подвергаются большему воздействию температур, чем Т=400оС.
На чертеже приведена временная диаграмма тока в транзисторе при переключении коллекторного тока. На эпюре переходного процесса Iк=Iк(t), определяемого накоплением и рассасыванием (избыточных) неравновесных носителей в различных областях транзистора, видно, что коллекторный ток всегда запаздывает относительно импульса базового тока на tз - задержку включения, т.е. на промежуток времени между моментом подачи входного отпирающего импульса базового тока Iб1 и моментом, когда выходной ток Iкдостигает 0,1 своего максимального установившегося значения; tф - время нарастания или время установления переднего фронта импульса тока коллектора.
Время включения tвкл =tз + tф.
Для насыщенного ключа вводится tр - задержка выключения или время рассасывания, в течение которого ток коллектора спадает от установившегося значения до 0,9 Iк. В ненасыщенных ключах время tрдолжно быть малым, в насыщенных tр ≥ 10-100 нс. Время включения и выключения в транзисторах, изготовленных по предлагаемому способу, снижается только в локальных областях на поверхности полупроводниковой структуры, что позволяет с одновременным их улучшением получать неизменными величины напряжений насыщения Uкэ.нас, Uбэ.нас и обратные токи переходов транзисторов благодаря неизменности свойств полупроводникового материала в объеме.
В сравнении с известным техническим решением в предлагаемом способе не требуется специальная дополнительная фотогравировка слоя, подвергаемого облучению потоком ионов. Так, например, в сравнении с прототипом эффективности имплантации кремния ионами фосфора выше, что определяется по степени разупорядочения (для Р+ в 8 раз больше, чем для В+) и отношению концентрации золота в нарушенном слое и в диффузионном n+=слое (для Р+ в 4 раза больше, чем для В+).
Формула изобретения: СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИПОЛЯРНОГО ВЧ n-p-n ТРАНЗИСТОРА, включающий окисление полупроводниковой подложки с эпитаксиальным слоем, фотолитографию первого окисла, формирование базовых и эмиттерных областей, вскрытие контактных окон, формирование металлических контактов, ионную имплантацию с последующим отжигом и пассивацию структур, отличающийся тем, что, с целью увеличения частоты отсечки, уменьшения токов утечки переходов и времени переключения, имплантацию проводят ионами фосфора с энергией 100 ± 20 кэВ.