СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НИЗКООМНОГО КОНТАКТА К КРЕМНИЮ

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НИЗКООМНОГО КОНТАКТА К КРЕМНИЮ


RU (11) 2065226 (13) C1

(51) 6 H01L21/28 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2008 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 93038602/25 
(22) Дата подачи заявки: 1993.07.27 
(45) Опубликовано: 1996.08.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. J.Electrochem Soc.- 1985, v. 132, N 10, р.1127 - 1134. 2. Технология СБИС/Пер. с англ. под ред.С.Зи.- М.: Мир, 1986, кн. 2, с.87 - 88. 3. Авторское свидетельство СССР N 1829751, кл. H 01 L 21/02, 1992. 
(71) Заявитель(и): Институт микроэлектроники РАН 
(72) Автор(ы): Чистяков В.В.; Зимин С.П.; Винке А.Л. 
(73) Патентообладатель(и): Институт микроэлектроники РАН 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ НИЗКООМНОГО КОНТАКТА К КРЕМНИЮ 

Использование: в области технологии полупроводниковых приборов, при изготовлении различных интегральных датчиков и преобразователей, фото- и оптоэлектронных устройств, включающих слои пористого кремния и контакты алюминий-кремний. Сущность изобретения: на кремниевой подложке п-типа проводимости получают путем анодирования слой пористого кремния. Наносят поверх слоя пористого кремния слой алюминия и вжигают его в инертной среде при 300-350 град. в течение 10-15 мин. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области технологии полупроводниковых приборов и может быть использовано при изготовлении различных интегральных датчиков и преобразователей, фото- и оптоэлектронных устройств, включающих в себя слои пористого кремния (ПК) и контакты алюминий/кремний.

Требование омичности контакта к кремнию, как компактному, так и пористому, при малой величине переходного удельного сопротивления Rc диктуется необходимостью достижения значительных величин пропускаемых токов, а также необходимостью уменьшения нежелательных шумов.

Проблема получения низкоомного контакта к пористому кремнию осложнена повышенной химической активностью последнего в соединении с различными металлами, когда образующиеся в процессе высокотемпературных технологических операций силициды и сплавы деформируют пористую матрицу, закупоривают устья пор. А операция высокотемпературного отжига контакта в инертной среде вызывает в ряде случаев превращение монокристаллической структуры ПК в поликристаллическую (см. например [1]), (что значительно повышает ее сопротивление), а также деградацию термически нестабильных элементов устройства.

Известен способ формирования омического контакта к кремнию, заключающийся в том, что кремниевую пластину подвергают химической очистке с использованием буферных растворов плавиковой кислоты или чистых растворов HF, отмывают ее в деионизованной воде, сушат, напыляют алюминий и вжигают его при 550-560oС (см. [2]). При этой операции химической очистки с поверхности кремния удаляют тонкие пленки окисла и химические загрязнения. Главный недостаток способа применительно к ПК аномально высокие величины удельных переходных сопротивлений контактов Rc>102 Оммм2.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому является способ изготовления чувствительного элемента полупроводникового газового сенсора, включающий формирование пористого слоя путем анодирования в HF-содержащем электролите высокоомной кремниевой подложке p-типа проводимости, промывку полученного пористого слоя в деионизованной воде, сушку его, сухое травление его поверхности во фтороуглеродно-кислородной плазме высокочастотного (ВЧ) разряда, нанесение алюминия поверх пористого слоя (см.[3]). Способ дает высокие значения удельных переходных сопротивлений за счет потенциального барьера на границе металл/ПК, а также за счет аномальной высокоомности самого пористого слоя. Последний, будучи сформированным на высокоомной подложке p-типа проводимости, имеет показатель, пористости R 60-70% и удельное сопротивление порядка 107 Омсм.

Технической задачей заявляемого способа является уменьшение переходного удельного контактного сопротивления Rc и сохранение имеющихся на подложке элементов интегральных схем, склонных к термической деградации (применительно к слоям ПК также и сохранение структурных свойств пористой кремниевой матрицы).

Указанная задача достигается тем, что в известном способе, включающем формирование на кремниевой подложке пористого слоя путем анодирования ее в Н-содержащем электролите, промывку полученного пористого слоя в деионизованной воде, сушке его, травление поверхности его во фтороуглеродно-кислородной плазме высокочастотного (ВЧ), разряда, нанесение алюминия поверх пористого слоя, в качестве подложки используют низкоомный кремний n-типа проводимости и после нанесения металла осуществляют вжигание в инертной среде при 300-350oС в течение 10-15 мин.

Сформированный на низкоомном кремнии, в частности легированном сурьмой пористый слой, имеет преимущественно в том, что он не истощен носителями и в идеале образует с алюминием невыпрямляющий контакт. Однако, верхних несколько микрон того слоя чрезвычайно аморфизированы и загрязнены продуктами анодирования. Эту диэлектрическую по свойствам пленку, препятствующую диффузии алюминия в кремний, как и в прототипе удаляют при помощи операции плазмохимического травления. Остающийся слой обладает чрезвычайно высокой удельной поверхностью, что в несколько раз увеличивает эффективную площадь контакта с металлом. В дополнение к этому повышенная химическая активность поверхности

ПК после операции плазмохимического травления способствует протеканию процессов диффузии и геттерирования нежелательных примесей металлическим слоем. Высокая концентрация водорода, диффундирующего в кремний в процессе анодирования, снижает плотность электронных ловушек в нем. Концентрация же рассеивающих примесей и дефектов в объеме ПК ниже, чем в компактном. Все это в совокупности обуславливает возрастание подвижности носителей тока и снижение величины Rc/Оммм2. Относительно низкие температуры вжигания позволяют снизить опасность термической деградации самого пористого слоя и других элементов микросхем, расположенных на подложке.

Примеры реализации.

П р и м е р 1. Низкоомный контакт к кремнию получают следующим образом. Кремниевую подложку марки КЭС-0.01 ориентации <111> анодируют в 48%-ном водном растворе плавиковой кислоты при плотности тока 10 мА/см2 в течение 5 мин. Сформированный таким образом слой толщиной 5-7 мкм с пористостью 12% промывают в деионизованной воде, сушат в потоке осушенного азота. Затем верхние 3-4 мкм этого слоя стравливают путем обработки в течение 1,2 мин плазмой ВЧ-разряда следующего состава (Па): 90 фреон-19, 14 кислород. Удельная мощность разряда 0,6 Вт/см3. Затем производят напыление термическим способом 0,5 мкм алюминия. После этого проводят вжигание металла в атмосфере азота ОСЧ при 300oС в течение 15 мин. Омичность контактов исследуют по стандартной методике Кокса-Стрека и переключающегося контакта. Измерения продемонстрировали линейность вольт-амперных характеристик контактов в широком интервале электрических полей при удельных переходных сопротивлениях Rc до 0,8 Оммм2.

П р и м е р 2. Пример демонстрируют способ изготовления низкоомного контакта к пористому кремнию и отличается от примера 1 временем анодирования подложки, составляющим 60 мин. Толщина полученного пористого слоя при этом составляет около 70 мкм. Вжигание алюминия проводят при 350oС в течение 10 мин. Значение Rc при этом составляет 1,1 Оммм2.

Значения удельных переходных сопротивлений Rc для контакта алюминий/кремний, полученного по прототипу, составила не менее 10 Оммм2. При температурах вжигания Тo, меньших 300oС, и времени, меньшем 10 мин, значения Pc у образцов не достигали удовлетворительных значений значительно не уменьшались. При температурах Тo, больших 350oС, и времени, большем 15 мин, выигрыш в уменьшении Pc по сравнению с оптимальным заявляемым режимом был несущественным. А при To > 450oС начинается деградация пористого слоя при значительном увеличении глубины проникновения металла в поры. В заявленных интервалах режимных параметров вжигание алюминия, как показали электрофизические исследования и изучение образцов при помощи растрового электронного микроскопа с последующей цифровой обработкой полученных изображений, отсутствуют необратимые изменения резистивно-емкостных и структурных параметров пористого слоя. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ изготовления низкоомного контакта к кремнию, включающий формирование на кремниевой подложке пористого слоя путем анодирования ее в HF содержащем электролите, промывку полученного слоя в деионизованной воде, сушку, травление его поверхности во фторуглеродно-кислородной плазме высокочастотного разряда, нанесения алюминия поверх пористого слоя, отличающийся тем, что в качестве подложки используют низкоомный кремний n-типа проводимости, а после нанесения алюминия проводят его вжигание в инертной среде при 300 350oС в течение 10 15 мин.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru