Способ диффузии галлия — SU 1831729 (original) (raw)
.Я. Мурзинраниченной отве 71,ГАЛЛИЯ б диффузии галы, в котором исужит триоксид трубы, применяупроводниковых труктурой и-р-иба являетемниевых нием дифисла, своомарных дление прового реак ааааа достигается тем, что иффузия галлия водлительностью Т 1 арах воды длитель, после корректируя при рабочей т дополнительноеи по крайней мере емниевых пластин ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР. лия в кремниевые пластинточником диффузанта слгаллия, методом открытойемый при изготовлении полприборов с диффузионной с Изобретение относится к области проводства полупроводниковых приборов, а енно, к способу диффузии галлия в кремевые пластины методом открытой трубы.Целью предложенного спосо ся образование на поверхности к пластин одновременно с проведе фузии галлия маскирующего ок бодного от аномальных а скоплений галлия, а также заме цесса разрушения стенки кварце Поставленная цель в известном способе д время разгонки галлия проводят окисление в и ностью ТЗ, где 0 ТЗТ 1 ющего легировани температуре проводя окисление в парах воды начало охлаждения кр 183172 у типа. Сущность изобретения: во время раэгонки галлия проводят окисление поверхности кремниевой пластины в парах воды, после корректирующего легирования при рабочей температуре проводят дополнительное окисление в парах воды и по крайней мере начало охлаждения кремниевых пластин проводят в парах воды, причем время дополнительного окисления не превышает 30 минут, а после охлаждения кремниевых пластин их выдерживают а среде сухого кислорода или азота, Способ позволяет получить на поверхности кремниевых пластин маскирующий окисел, свободный от аномальных атомарных скоплений галлия, а также замедлить процесс разрушения кварцевого реактора, 2 з.п.ф-лы,проводят в парах воды в течение времени Т 5, где 0 Т 5 Т 2, а Т 2 - время охлаждения кремниевых пластин.Благодаря дополнительному окислению в парах воды при рабочей температуре после корректирующего легироаания моно- окись галлиа, адсорбированная во время корректирующего легирования поверхностью кремниевых пластин, оснастки и кварцевой трубы, эффективно окисляется до инертного "нелетучего" триоксида галлия, что, с одной стороны, предотвращает ее перенос к поверхности кремниевых пластин, с другой стороны, нейтрализует ее агрессивное разрушающее воздействие на поверхность кварцевого стекла оснастки и трубы. Кроме того, во время дополнительного окисления происходитэффектианая редиффуэия и нейтрализация атомарного галлия, находящегося в объеме припоаерхностного слоя стенок оснастки и трубы реактора, что замедляет процесс кристаллизации кварцево1831729 Формула изобретения1. Способ диффузии галлия в кремниевые пластины методом открытой трубы,включающий загрузку кремниевых пластинЗО в кварцевый реактор диффузионной печи,нагрев кремниевых пластин до рабочей температуры, легирование, разгонка галлия всреде кислорода или азота в течение времени Т 1, корректирующее легирование, ох 35 лаждение кремниевых пластин в средеазота или кислорода в течение времени Т 2и выгрузку кремниевых пластин иэ кварцевого реактора диффузионной печи, о т л ича ющий с ятем,что;с цельюобразования40 на поверхности кремниевых пластин маскирующего окисла, свободного от аномальныхатомарных скоплений галлия, а также замедления процесса разрушения стенкикварцевого реактора, во время разгонки45 галлия в течение времени ТЗ, где 0 ТЗТ 1,проводят окисление в парах воды, послекорректирующего легирования при рабочейтемпературе проводят дополнительноеокисление в парах воды в течение времени50 Т 4 и по крайней мере начало охлаждениякремниевых пластин проводят в парах водыв течение времени Т 5, где 0 Т 5 Т 2.2. Способ по п.1; отл и ч а ю щ и й с ятем, что время Т 430 мин,3, Способ по пп.1 и 2, о тл и ч а ю щ и йс я тем, что после охлаждения кремниевыхпластин в парах воды следует выдержкакремниевых пластин в среде сухого кислорода или азота. го стекла оснастки и трубы, Окисление же в парах воды во время охлаждения подавляет образование и перенос атомарного галлия иэ объема стенок трубы и оснастки к поверхности кремниевых пластин, и также замедляет процесс кристаллизации кварцевого стекла оснастки и трубы,В результате предотвращается образование на поверхности кремниевых пластин областей аномальных атомарных скоплений галлия и замедляется процесс разрушения стенки кварцевого реактора.Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ диффузии галлия отличается тем, что во время разгонки галлия длительностью Т 1 проводят окисление в парах воды длительностью ТЗ, где ОТЗТ 1, после корректирующего деги рова ния при рабочей температуре проводят дополнительное окисление в парах воды и по крайней мере начало охлаждения кремниевых пластин проводят в парах воды в течение времени Т 5, где ОТ 5 Т 2, а Т 2 - время охлаждения кремниевых пластин,Предлагаемый способ диффузии галлия реализован следующим образом, Процесс диффузии проходит в диффузионной печи СДО/3-15,0 с применением кварцевого реактора 110 мм, в трубе которого со стороны газовой системы перед рабочей зоной печи расположена лодочка с порошком диффузанта.Процесс диффузии включает в себя: 1. загрузку кремниевых пластин в рабо-. чую зону печи при Т=830 С в течение 8 мин в середе кислорода расходом 90 л/ч;2. нагрев пластин до ТрадС в течение 70 мин в среде водяного пара;3. легирование в течение 70 минут в среде двухкомпонентной газовой смеси (Й 2+Н 2) расходом 90 л/час;4. окисление в парах воды в течение 4 ч, во время которого на поверхности пластин получают маскирующий окисел толщиной1,4 мкм;5. разгонку галлия в течение 20 часов в среде азота расходом 90 л/ч;б. корректирующее легирование в среде (Й 2+Нг) расходом 90 л/ч;7. дополнительное окисление в парах воды в течение 15 минут, во время которого нейтрализуется моноокись галлия, адсорбированная поверхностью кремниевых пластин, оснастки и кварцевой трубы и атомарный галлий в приповерхностном слое объема стенок оснастки и трубы;8. охлаждение кремниевых пластин до Т=830 С в течение 80 мин в парах воды и 20 5 и 10 15 20 25 мин в среде сухого кислорода расходом 90 л/ч во время которого нейтрализуется процесс восстановления моноокиси галлия и редиффузии атомарного. галлия из объема стенок используемых оснастки и трубы;9. выгрузка пластин из канала диффузионной печи в течение 10 мин в среде 02 расходом 90 л/ч.Предлагаемый способ диффузии галлия может быть реализован на любой диффузионной печи. Использование способа наиболее эффективно для процессов диффузии галлия с продолжительным корректирующим легированием (130 минут) и с высокой поверхностной концентрацией получаемого слоя (М5 10 ат/смэ), в том числе для процесса изготовления тиристоров и мощных транзисторов.Использование предлагаемого способа диффузии галлия позволяет повысить процент выхода годных.г:ри производстве полупроводниковых приборов и повысить срок алужбы используемых кварцевой оснастки и кварцевых труб.