Modyfikacja obszarów przypowierzchniowych półprzewodnikowych monokrystalicznych płytek krzemowych poprzez obróbkę cieplną.

• Autorzy: Piotrowski T. , Jung W.

Warianty tytułu

EN

Modification of sub-surface zones of single crystal semiconducting silicon wafers by means of heat treatment.

• Konferencja: II Ogólnopolska Konferencja Naukowa "Nowe Technologie w Inżynierii Powierzchni", Łódź-Spała, 12-14 października 2000
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Monokrystaliczne płytki krzemowe stosowane w produkcji przyrządów półprzewodnikowych i układów scalonych wytwarzane metodą Czochralskiego zawierają duże ilości atomów tlenu w pozycjach międzywęzłowych. Proces produkcyjny przyrządów półprzewodnikowych lub układów scalonych stanowi określoną sekwencję procesów termicznych, w wyniku których ulega modyfikacji przypowierzchniowa warstwa płytki krzemowej. Wskutek obecności tlenu, w tej zmodyfikowanej monokrystalicznej warstwie pojawiają się wytrącenia, wydzielenia fazy SiOx oraz defekty krystalograficzne powodując uszkodzenie lub wadliwe działanie przyrządu lub układu scalonego. Ten efekt można wyeliminować przez zastosowanie znacznie droższego krzemu wytworzonego metodą beztyglową zawierającego małą ilość tlenu lub wprowadzając dodatkowe obróbki termiczne mające na celu zmniejszenie koncentracji tlenu międzywęzłowego i domieszek metalicznych w przypowierzchniowej warstwie krzemu. Tego rodzaju obróbka nazwana jest geterowaniem wewnętrznym. Dla uzyskania efektywnego geterowania wewnętrznego wymagane są płytki krzemowe z monokryształu o kontrolowanej i dostosowanej do zamierzonych procesów technologicznych zawartości tlenu międzywęzłowego i centrów zarodkowania. W pracy przedstawiono kryteria wyboru krzemu dla procesu geterowania wewnętrznego wraz z omówieniem podstawowych mechanizmów tego procesu. Omówiono również cykle termiczne procesu wytwarzania obszaru geterującego w różnych wariantach technologicznych i przeprowadzone w oparciu o te rozważania eksperymenty technologiczne. Wyniki badań krystalograficznych i elektrycznych wskazują, że zastosowane procesy termiczne pozwoliły na uzyskanie bezdefektowej strefy przypowierzchniowej, a także na podniesienie ogólnego uzysku o 20%. Rezultaty te wskazują, że zastosowanie geterowania wewnętrznego może wyraźnie poprawić parametry krzemu w obszarze czynnym co jest szczególnie istotne dla wyrobów o zwiększonych wymaganiach odnośnie prądu zasilania i przyczynia się do podniesienia uzysku produkcyjnego.

EN

Universally used in semiconductor technology single crystal silicon wafers produced by Czochralski method contain large amount of oxygen interstitial atoms. Technology process of semiconductor devices consists of certain amount of thermal processes which modify surface layer of silicon wafer. Due to oxygen presence, in this modified surface layer appear participates, SiOx phase secretions and crystallographic defects, causing damage or defective work of semiconductor devices or integrated circuits. This effect can be eliminated through the application of considerably expensive floating zone silicon containing small amount of oxygen or introducing additional thermal treatments making possible to decrease oxygen concentration and metallic contamination in silicon surface layer. This sort of thermal treatment is called intrinsic gettering. In order to obtain effective intrinsic gettering, silicon wafers cut from single crystal containing controlled and suitable to intentional technological processes level of interstitial oxygen and nucleus centres are required. Silicon selection criterions for intrinsic gettering with discussion of basic process mechanism is presented in this work. Thermal cycles of gettering region process formation for different technological variants are also discussed and technological experiments carried on are presented. Crystallographic and electrical investigations results show, that thermal processes applied made possible to obtain defect-free (denuded zone) surface layer and 20% yield increase. These results indicate, that intrinsic gettering application can clearly improve silicon parameters in the active region what is especially important for devices of large requirements on current supply and cause increase of production yield.

Słowa kluczowe

PL

modyfikacja obszarów przypowierzchniowych; monokryształ; półprzewodnikowa płytka krzemowa; obróbka cieplna; geterowanie wewnętrzne

EN

sub-surface modification; single crystal; semiconducting silician wafers; heat treatment; intrinsic gettering

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2000
• Tom: R. XXI, nr 6
• Strony: 387--391
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Piotrowski T.

• Instytut Technologii Elektronowej w Warszawie

autor

Jung W.

• Instytut Technologii Elektronowej w Warszawie

• Instytut Technologii Elektronowej

Bibliografia

• [1] Jastrzębski: Orgin and Control of Material Defects in Silicon VLSI Technologies: An Overview, IEEE Tr.on Electr. Devices ED-29, 4(1982)475.
• [2] E.M.Murray: Denuded zone formation in p(100) silicon. J. Appl. Phys.2( 1984)536.
• [3] G.F.Cerofolini, M.L.Polignano: A comarison of gettering techiques for VLSI. Joum.Appl.Phys 55,2(1984)579
• [4] T.Piotrowski, W.Jung, B. Jaroszewicz: Badanie zjawisk geterowania wewnętrznego w krajowych płytkach krzemowych na przykładzie technologii CMOS układu zegarkowego. Prace ITE 9/10(1986)95
• [5] D.Heck, R.E.Tressler, J.Monkowski: The effects of processing conditions on the out diffusion of oxygen from CZ silicon. J. Appl>Phys. 54,10(1983)5739.
• [6] S.Kishino, Y.Matsushita, M.Kanamori; Thermally induced microdefects in CZ grown silicon nucleation and growth behavior. Jap. J. Appl. Phys, 21,1(1982)1.
• [7] K. Yasutaka, M.Umeno, H.Kawabe: Oxygen precipitation and microdfects in CZ-silicon. Phys.Stat.Sol. 83a( 1984)207.
• [8] H.R.Huff, F.Shimura: Silicon material criteria for VLSI electronics. Solid Ttate Technology 28,3(1985)103
• [9] H.Shimizu, M.Fujita, T. Aoshima: Dependente of warpage of CZ-grown silicon wafers on oxygen concentration and its application to MOS image-sensor device. Jap.J.Appl.Phys. parti 25,1(1986)68.
• [10] H.Shimizu, T.Watanabe, Y.Kakuai: Warpage of CZ-silicon wafers as affected by oxygen precipitation. Jap.J.Appl.Phys. 24,7(1985)815.
• [11] G.Fraundorf, P.Fraundorf, R.A.Craven: The effects of thermal history during growth on O orecipitation in CZ silicon. Journal Electroch.Soc. 132,7( 1985)1701.
• [12] K..Hoshi, N. Jsawa, T.Suzuki: CZ-silicon crystals grown ina transvers magnetic field. Journal Electroch. Soc. 132,3 (1985)693
• [13] Itoh, K.Yoshiko, T.Nozaki: Solubility and diffusion coefficient of oxygen in silicon. Jap.J.Appl.Phys.part 1,24,3 (1983)279.
• [14] Chien-Jih Han, C.R.Helms: Diffusion coefficientof O in Si, IEE Proc.I, 132(1985)196.
• [15] T.J.Kamins, S.Y.Chiang: Heavy metal gettenng, J.Appl. Phys 58,7(1985)2559
• [16] M.Z.Zerbst: Relaxation effects at semiconductor interfaces. Angew. Phys.22(1966)10.