СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА С СУБМИКРОННЫМ ЗАТВОРОМ ШОТТКИ Российский патент 1995 года по МПК H01L21/338 

Описание патента на изобретение RU2046453C1

Изобретение относится к способам изготовления полупроводниковых приборов, а именно полевых транзисторов с субмикронным затвором Шоттки (ПТШ), и может быть использовано при изготовлении как дискретных ПТШ, так и интегральных микросхем.

Поскольку ПТШ предназначены для усиления высокочастотного сигнала, то основные усовершенствования технологии их изготовления направлены на то, чтобы увеличить коэффициент усиления (Кур) и уменьшить коэффициент шума (Кш). Для этого максимально уменьшают длину затвора и расстояние исток затвор.

Максимальное приближение истока к затвору обеспечивается при изготовлении ПТШ путем самосовмещения затвора с электродами истока и стока [1]
Минимальная длина затвора в этом способе ограничена разрешением технологии его формирования. При этом под разрешением технологии формирования структуры понимается сумма разрешающих возможностей каждой из операций, участвующих в формировании данной структуры.

Известен также способ изготовления ПТШ с так называемым "делением" затвора, по которому часть затвора (порядка половины длины с учетом разрешения технологии формирования структуры) располагают на тонком легированном (активном) слое, а часть на более толстом легированном слое, на который наносят электрод истока [2] Рабочая длина затвора уменьшается при этом в два раза по отношению к длине, которую позволяет получить разрешение применяемой технологии.

Однако часть затвора, лежащая на толстом слое, образует большую паразитную емкость между истоком и затвором, что обусловливает снижение Кур и увеличение Кш.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ, согласно которому на полуизолирующей подложке создают тонкий легированный слой и толстый сильнолегированный, формируют полоску диэлектрика и затем на заданном расстоянии от нее с двух сторон формируют электроды истока и стока [3] После этого самосовмещенно с полоской диэлектрика со стороны стока создают канавку в толстом слое и формируют затвор так, что часть его (порядка половины) лежит на дне канавки (канале), а часть на диэлектрической пленке. Способ также позволяет получить затвор с рабочей длиной, в два раза меньшей разрешения применяемой технологии формирования структуры, а наличие диэлектрической пленки между затвором и сильнолегированной истоковой областью уменьшает паразитную емкость затвор-исток и токи утечки затвора.

Однако при изготовлении ПТШ этим способом минимально достижимое расстояние исток затвор не может быть меньше суммы разрешающих возможностей операций формирования истока, диэлектрической полоски и затвора. Так, при применении оптических методов формирования структуры оно складывается из минимально достижимых ширины полоски диэлектрика ( ≈0,5 мкм) и расстояния от края полоски до истока (≈0,5 мкм), неровности края истока (≈0,5 мкм), неровности края полоски с двух сторон ( ≈1 мкм), неточности совмещения полоски ( ≈0,2 мкм) и неточности совмещения затвора относительно полоски ( ≈0,2 мкм). В результате в условиях производства разрешение технологии формирования структуры обеспечивает получение возможно минимального расстояния затвор исток ≈3 мкм, что ведет к увеличению сопротивления канала в области исток затвор, увеличению Кш и уменьшению Кур.

Целью изобретения является улучшение параметров ПТШ за счет уменьшения сопротивления канала в области исток затвор.

Цель достигается тем, что по способу изготовления ПТШ, включающему создание на полуизолирующей подложке тонкого легированного и толстого сильнолегированного слоев, формирование электродов истока, стока и полоски диэлектрика между ними, создание в толстом слое канавки, самосовмещенной с краем диэлектрической полоски, обращенной к стоку, и формирование затвора, который располагают в канавке и частично на полоске диэлектрика, сначала формируют электроды истока и стока, а полоску диэлектрика наносят шириной, равной величине разрешения применяемой технологии формирования структуры, совмещая середину полоски с краем истока. Рабочая длина затвора получается такая же, как и в прототипе, а расстояние исток затвор уменьшается до величины, которая составляет примерно половину разрешения применяемого технологического метода формирования структуры.

При изготовлении структуры транзистора предлагаемым методом середину полоски диэлектрика совмещают с краем истока, расстояние исток затвор уменьшается до половины ширины полоски диэлектрика, равной величине разрешения технологии формирования структуры. Поскольку электроды истока и стока формируются до полоски диэлектрика, то разрешение технологии складывается из половины минимальной ширины полоски, неточности совмещения полоски относительно истока, затвора относительно полоски и неровности края полоски диэлектрика, обращенного к канавке. В случае оптических методов формирования структуры, разрешение которых составляет 0,5-0,6 мкм, эта величина составит ≈ 0,25 + +0,2 + 0,2 + 0,5 мкм 1,2 мкм. Таким образом, расстояние исток затвор, равное 1,2 мкм, в 2-2,5 раза меньше, чем в способе прототипе, что приводит к уменьшению сопротивления части канала между истоком и затвором и, следовательно, улучшает такие параметры транзистора, как Кур и Кш. Одновременно за счет полной пассивации наиболее чувствительной части поверхности прибора повышается его устойчивость к воздействию внешней среды.

На фиг. 1-5 приведена технологическая схема изготовления ПТШ в соответствии с предлагаемым способом.

П р и м е р. На полуизолирующей пластине арсенида галлия эпитаксиальным наращиванием или ионным легированием создают тонкий n-слой с концентрацией (2-3) x 1017 см-3 и n+-слой с концентрацией носителей (1,5-2,0) х 1018 см-3. Все элементы структуры формируются с использованием стандартного отечественного оборудования оптической литографии. Сначала напылением вплавлением системы AuGe-Au формируют электроды истока и стока. Расстояние исток сток 3 мкм. Затем формируют полоску SiO2 шириной 2,4 мкм и толщиной 0,2 мкм, расположенную так, что 1,2 мкм закрывает часть канала, а 1,2 мкм расположены на электроде истока. После этого вытравливают канавку и формируют алюминиевый затвор длиной 0,5 мкм таким образом, что часть затвора длиной 0,25 мкм лежит на полоске SiO2, а другая часть (0,25 мкм) лежит в канавке и является рабочей частью затвора. На частоте 12 ГГц выигрыш в уровне Кш составляет 0,2-0,3 дБ, а в уровне Кур 1-2 дБ.

Лучшие образцы изготовленных данным способом транзисторов в корпусе имеют Кшмин 0,9-1,0 дБ и Куропт 10-11 дБ на частоте 12 ГГц. Лучшие образцы серийного отечественного транзистора ЗП343А-2 на этой частоте имеют Кшмин 1,4-1,5 дБ и Куропт 8-9 дБ. Лучший серийный зарубежный образец MESFET (по состоянию на 1990 г.) MGF1405 имеет Кшмин 1,2 дБ и Куропт 13 дБ.

Похожие патенты RU2046453C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА СВЧ С БАРЬЕРОМ ШОТТКИ 2022
  • Лапин Владимир Григорьевич
  • Лукашин Владимир Михайлович
  • Котекин Роман Александрович
  • Рогачев Илья Александрович
  • Добров Александр Вадимович
RU2793658C1
ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР СВЧ С БАРЬЕРОМ ШОТТКИ 2021
  • Лапин Владимир Григорьевич
  • Рогачев Илья Александрович
  • Лукашин Владимир Михайлович
  • Добров Александр Вадимович
RU2784754C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ С САМОСОВМЕЩЕННЫМ ЗАТВОРОМ СУБМИКРОННОЙ ДЛИНЫ 2010
  • Арыков Вадим Станиславович
  • Гаврилова Анастасия Михайловна
  • Дедкова Ольга Анатольевна
  • Лиленко Юрий Викторович
RU2436186C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЧ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА С БАРЬЕРОМ ШОТКИ 2011
  • Лапин Владимир Григорьевич
  • Петров Константин Игнатьевич
  • Кувшинова Наталья Александровна
RU2465682C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛАНАРНОГО СИЛОВОГО МОП ТРАНЗИСТОРА 2002
  • Королев М.А.
  • Тихонов Р.Д.
  • Швец А.В.
RU2239912C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЧ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА С БАРЬЕРОМ ШОТКИ 2008
  • Лапин Владимир Григорьевич
  • Петров Константин Игнатьевич
  • Темнов Александр Михайлович
RU2361319C1
ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР ШОТТКИ 1991
  • Гергель В.А.
  • Ильичев Э.А.
  • Онищенко В.А.
  • Полторацкий Э.А.
  • Родионов А.В.
  • Тарнавский С.П.
  • Федоренко А.В.
RU2025831C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЧ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА 2012
  • Блинов Геннадий Андреевич
  • Бутенко Елена Васильевна
RU2523060C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОЩНЫХ СВЧ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ С БАРЬЕРОМ ШОТТКИ 2002
  • Голиков А.В.
  • Кагадей В.А.
  • Проскуровский Д.И.
  • Ромась Л.М.
  • Широкова Л.С.
RU2227344C2
МОДУЛИРОВАННО-ЛЕГИРОВАННЫЙ ПОЛЕВОЙ ТРАНЗИСТОР 2013
  • Аветисян Грачик Хачатурович
  • Дорофеев Алексей Анатольевич
  • Колковский Юрий Владимирович
  • Миннебаев Вадим Минхатович
RU2539754C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 046 453 C1

Реферат патента 1995 года СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА С СУБМИКРОННЫМ ЗАТВОРОМ ШОТТКИ

Использование: в микроэлектронике при изготовлении полевых транзисторов с субмикронным затвором Шоттки. Сущность изобретения: способ изготовления полевых транзисторов с субмикронным затвором Шоттки включает формирование тонкого легированного и толстого сильнолегированного слоев на полуизолирующей подложке, формирование электродов истока и стока, нанесение между электродами полоски диэлектрика, ширина которой равна величине разрешения используемого технологического метода, а середина совмещена с краем электрода истока, создание в сильнолегированном слое канавки, край которой совмещен с краем полоски диэлектрика, обращенным к стоку, и формирование затвора, располагающегося в канавке и частично на полоске диэлектрика. Способ позволяет уменьшить коэффициент шума и повысить коэффициент усиления. 5 ил.

Формула изобретения RU 2 046 453 C1

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА С СУБМИКРОННЫМ ЗАТВОРОМ ШОТТКИ, включающий формирование активной структуры путем нанесения на полупроводниковую полуизолирующую подложку легированного и сильнолегированного слоев, причем толщина сильнолегированного слоя превышает толщину легированного слоя, формирование на поверхности структуры полоски слоя диэлектрика шириной, равной величине разрешения технологии формирования структуры, формирование электродов истока и стока, вытравливание в сильнолегированном слое канавки, самосовмещенной с краем полоски слоя диэлектрика со стороны электрода стока, формирование затвора, частично расположенного на дне канавки, а частично на слое диэлектрика, отличающийся тем, что электроды истока и стока формируют перед формированием полоски слоя диэлектрика, а при формировании полоски слоя диэлектрика ее середину совмещают с краем электрода истока.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года RU2046453C1

Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
Способ получения молочной кислоты 1922
  • Шапошников В.Н.
SU60A1
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1

RU 2 046 453 C1

Авторы

Мозгунов А.Ф.

Романов В.Л.

Чернявский А.А.

Даты

1995-10-20Публикация

1992-09-07Подача