СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЕВОГО ТРАНЗИСТОРА С ЗАТВОРОМ ТИПА БАРЬЕРА ШОТТКИ Российский патент 2009 года по МПК H01L21/338 

Изобретение относится к области микроэлектроники, а именно к способу изготовления полевых транзисторов с затвором типа барьера Шоттки (ПТШ), и может быть использовано для улучшения и стабилизации их параметров и отбраковки потенциально ненадежных приборов.

Известен стандартный способ электротермотренировки, заключающийся в том, что прибор включается в рабочий режим и при нормальной или повышенной температуре в специальном стенде выдерживается не менее суток. Полевой транзистор тренируется обычно таким образом, что ток протекает от истока к стоку, а задается этот ток путем подачи обратного напряжения на затвор (ОСТ В 11 0219-85 "Приборы полупроводниковые. Меры технологических (отбраковочных) испытаний", стр.28). Способ обладает тем недостатком, что применение его для бескорпусных и миниатюрных приборов практически невозможно из-за большой трудоемкости и сложности. Кроме того, существует такая принципиально сложная проблема, как отвод выделяемой мощности от миниатюрного прибора, так как для нормальной его тренировки необходимо достигнуть большой плотности тока.

Известно множество способов диагностического контроля для полупроводниковых приборов со скрытыми дефектами, суть которых заключается в воздействии на электроды прибора импульсной или постоянной мощностью, в процессе воздействия которой или после регистрируются те или иные признаки наличия скрытых дефектов:

- ОСТ В 11 0219-85;

- патент №2247403 «Способ отбраковки ненадежных маломощных приборов».

Недостатком этих способов является то, что они с той или иной степенью вероятности выявляют ненадежные приборы, но не воздействуют на элементы прибора с целью улучшения их параметров.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению, взятым за прототип способом электротренировки, является способ, описанный в статье - Китаев М.А., Оболенский С.В. "Исследование надежности полевых транзисторов с затвором Шоттки" // Труды третьего совещания по проекту НАТО SfP-973799 Semiconductors. Нижний Новгород - 2003. Суть способа заключается в пропускании через затвор в обратном направлении тока величиной 40 мкА в течение трех минут. При этом устраняется временной дрейф параметров за счет снижения активных подвижных зарядов на поверхности арсенида галлия. Недостатком способа является то, что он не выявляет скрытых дефектов на границе затвор - арсенид галлия и в канале ПТШ, а также не улучшает электрофизических характеристик барьера Шоттки.

Технической задачей данного изобретения является улучшение электрических параметров ПТШ и повышение их надежности.

Поставленная задача решается тем, что способ изготовления полевого транзистора с затвором типа барьера Шоттки включает в себя формирование активных областей полевого транзистора, напыление омических контактов, формирование затвора типа барьера Шоттки и электротренировку затвора, причем электротренировку проводят прямым током величиной 0,8-0,9 от тока, при котором происходит разрушение затвора, в течение 30-60 секунд, при этом ток протекает через затвор и закороченные по постоянному току исток и сток.

Пример 1.

Способ применен при изготовлении полевого транзистора на арсениде галлия с алюминиевым затвором типа барьера Шоттки длиной 0,7 мкм и шириной 4,0 мм. Прибор конструктивно выполнен в сверхминиатюрном корпусе диаметром 2 мм и не может быть подвергнут стандартной электротермотренировке по ОСТ В 11 0219-85, так как при приложении тренировочного напряжения между стоком и истоком 3,5-4,5 В и пропускании тока плотностью ˜100 мА/мм при температуре 85°С прибор выходит из строя из-за невозможности отвода тепла. При подаче же тока плотностью 10-20 мА/мм не происходит выявления дефектов и потенциально ненадежные приборы не отбраковываются. Поэтому приборы подвергнуты электротренировке затвора Шоттки в соответствии с предлагаемым изобретением.

При изготовлении полевых транзисторов с затвором типа барьера Шоттки согласно предлагаемому изобретению опробовались различные режимы электротренировки.

Сначала определялся ток перегорания ПТШ - он равен 0,8-0,9 А. Затем первая партия приборов (50 штук), протренированная током 0,6 А при времени 60 секунд, была подвергнута испытаниям на безотказность в течение 500 часов. Приборы испытания не прошли (зафиксировано два случая отказа по увеличению К_Ш сверх нормы). Вторая партия приборов (50 штук), протренированная током 0,8 А при времени 40 секунд, показала ухудшение К_Ш и I_{З УТ}, что говорит о деградации приборов. Поэтому ток электротренировки был выбран равным 0,7 А, а время электротренировки 30 секунд.

В этом режиме протренировано три партии приборов по 100 штук. Отход потенциально ненадежных составил 5%. Из каждой партии выборка приборов по 25 штук прошла испытания на безотказность в течение 500 часов. Отказов не зафиксировано. Дрейфа параметров не зафиксировано.

На приборах, подвергнутых электротренировке, согласно предлагаемому изобретению, отмечено:

- уменьшение в 3-5 раз тока утечки затвора за счет улучшения качества барьера Шоттки;

- улучшение коэффициента неидеальности барьера Шоттки;

- уменьшение на 5-7% К_{Ш МИН} и увеличение на 5-10% К_{УР ОПТ}.

Пример 2.

При изготовлении полевого транзистора на арсениде галлия с затвором типа барьера Шоттки и металлизацией ванадий / золото длиной 0,3 мкм и шириной 0,8 мм затвор подвергался электротренировке при следующих режимах:

- ток электротренировки выбран 90% от тока перегорания затвора (0,2-0,3 А) и составляет 0,18 А;

- время электротренировки выбрано 40 секунд.

Отобрано три партии приборов по 40 штук, прошедших электротренировку при этих режимах, отход потенциально ненадежных составил 15%. Из каждой партии выборка приборов по 15 штук прошла испытания на безотказность в течение 500 часов. Отказов и дрейфа параметров на зафиксировано. Отмечено:

- уменьшение тока утечки затвора в 5-7 раз;

- улучшение коэффициента неидеальности барьера Шоттки;

- улучшение К_{Ш МИН} на 5-8% и К_{УР ОПТ} на 5-10%.

При изготовлении полевых транзисторов на GaAs с затвором типа барьера Шоттки за счет обработки затвора током большой плотности в течение указанного в изобретении времени происходит упорядочение кристаллической структуры GaAs на границе барьера Шоттки, отжиг и выгорание технологических дефектов на поверхности канала и в канале ПТШ и, как следствие, улучшение электрических параметров изготовленных согласно предлагаемому способу полевых транзисторов с затвором типа барьера Шоттки.

Изобретение относится к области микроэлектроники, а именно к способу изготовления полевых транзисторов с затвором типа барьера Шоттки, и может быть использовано для улучшения и стабилизации их параметров и отбраковки потенциально ненадежных приборов. Сущность изобретения: способ включает формирование активных областей полевого транзистора, напыление омических контактов, формирование затвора типа барьера Шоттки и электротренировку затвора. Электротренировку проводят прямым током величиной 0,8-0,9 от тока, при котором происходит разрушение затвора, в течение 30-60 секунд, при этом ток протекает через затвор и закороченные по постоянному току исток и сток. Электротренировка затвора в течение указанного времени позволяет упорядочить кристаллическую структуру полупроводника на границе барьера Шоттки, отжечь технологические дефекты на поверхности канала и в канале транзистора и, как следствие, улучшить электрические параметры изготовленных согласно предлагаемому способу полевых транзисторов.

Способ изготовления полевого транзистора с затвором типа барьера Шоттки, включающий формирование активных областей полевого транзистора, напыление омических контактов, формирование затвора типа барьера Шоттки и электротренировку затвора, отличающийся тем, что электротренировку проводят прямым током величиной 0,8-0,9 от тока, при котором происходит разрушение затвора, в течение 30-60 с, при этом ток протекает через затвор и закороченные по постоянному току исток и сток.