СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНОГО ТРАНЗИСТОРА Российский патент 2014 года по МПК H01L21/336 B82B3/00 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления тонкопленочных транзисторов.

Известен способ изготовления тонкопленочного транзистора (патент 4990977 США, МКИ H01L 29/78) путем последовательного формирования на подложке слоя электрода затвора, подзатворного диэлектрика, полоски электрода истока, полупроводникового слоя, покрывающего диэлектрик и окружающего полоски истока и электрод стока. При этом канал транзистора состоит из участка между полосками истока и диэлектрика, где ток течет параллельно поверхности подложки, и участка между полосками с линиями тока, перпендикулярным поверхности подложки. В таких тонкопленочных транзисторах образуются механические напряжения, которые приводят к созданию дефектов, ухудшающих параметры приборов.

Наиболее близким является способ изготовления транзистора (заявка 2133929 Япония, МКИ H01L 21/336) путем формирования толстого слоя окисла вокруг активной структуры и сильнолегированного слоя под этим окислом для уменьшения утечек. Участок p-подложки для формирования истока-канала-стока защищают поверх окисла затвора маской, препятствующий окислению, проводят имплантацию A_s для образования сильнолегированного слоя и глубокое окисление для изоляции. Далее проводят имплантацию бора B для легирования слоя канала, формируют электрод затвора, проводят имплантацию A_s для создания областей истока и стока, а также операции формирования контактно-металлизационной системы.

Недостатками этого способа являются:

- низкая стабильность;

- низкая технологическая воспроизводимость;

- повышенные токи утечки.

Задача, решаемая изобретением, - снижение токов утечек, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Задача решается путем формирования на подложку из монокристаллического кремния с термически выращенным слоем окиси кремния слоя аморфного кремния n^--типа толщиной 300 нм и 20 нм слоя легированного фосфором микрокристаллического кремния n⁺-типа.

Технология способа состоит в следующем: на подложку из монокристаллического кремния с термически выращенным 400-нм слоем окиси кремния, плазмохимическим осаждением из газовой фазы при температуре подложки 300°С последовательно осаждают слой нелегированного α-Si n^--типа толщиной 300 нм и 20-нм слой легированного фосфором микрокристаллического кремния n⁺-типа. Между стоком и истоком формируют термически слой оксида кремния толщиной 200 нм, углубленный в слой аморфного кремния, который служит в качестве подзатворного диэлектрика. Затем наносят 500-нм слой SiO₂ методом химического осаждения из газовой фазы при 250°C и с помощью фотолитографии стравливают этот слой, оставляя его только на областях истока и стока. Области истока и стока выполнены из микрокристаллического кремния, который обладает низким удельным сопротивлением, обеспечивает уменьшение паразитного сопротивления истока и стока и снижения токов утечки. Потом вскрываются контактные окна, напыляется Al и формируется рисунок металлизации. Затем образцы отжигают в атмосфере водорода при 350°C в течение 30 мин. По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы тонкопленочные транзисторы. Результаты обработки представлены в таблице.

Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по стандартной технологии Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по предлагаемой технологии Ток утечки I ут·10¹⁰ A Плотность дефектов, см^-2 Ток утечки 1 ут·10¹⁰ A Плотность дефектов, см^-2 4,7 1,5·10⁴ 0,6 3,4·10² 4,5 1,8·10⁴ 0,4 4,6·10² 4,5 2,7·10⁴ 0,5 3,4·10² 5,3 1,2·10⁴ од 1,1·10² 5,2 2,5·10⁴ 0,6 1,5·10² 5,7 1·10⁴ 0,7 0,7·10² 4,6 4,6·10⁴ 0,3 7,5·10² 4,9 3,5·10⁴ 0,6 2,2·10² 4,4 8·10⁴ 0,2 8,9·10² 4,9 2·10⁴ 0,4 2,1·10² 4,7 3,2·10⁴ 0,6 2,4·10² 5,4 1,7-Ю⁴ 0,7 1,9-Ю² 5,0 5·10⁴ 0,3 4,4·10²

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур, на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 18,5%.

Технический результат: снижение токов утечек, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов.

Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.

Предложенный способ изготовления тонкопленочного транзистора путем формирования на подложку из монокристаллического кремния с термически выращенным слоем окиси кремния слоя аморфного кремния n^--типа толщиной 300 нм и 20-нм слоя легированного фосфором микрокристаллического кремния n⁺-типа позволяет повысить процент выхода годных приборов, улучшить их качество и надежность.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления тонкопленочных транзисторов. В способе изготовления тонкопленочного транзистора на подложку из монокристаллического кремния с термически выращенным слоем окиси кремния последовательно плазмохимическим осаждением из газовой фазы при температуре подложки 300^оС осаждают слой нелегированного α-Si n^--типа толщиной 300 нм и слой легированного фосфором микрокристаллического кремния n⁺-типа толщиной 20 нм, между стоком и истоком формируют термически слой оксида кремния толщиной 200 нм, углубленный в слой аморфного кремния, затем наносят 500 нм слой SiO₂ методом химического осаждения из газовой фазы при 250°C, затем образцы отжигают в атмосфере водорода при 350°C в течение 30 минут. Техническим результатом изобретения является снижение токов утечек, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов. 1 табл.

Способ изготовления тонкопленочного транзистора, включающий формирование электродов затвора, контактов истока и стока, изолирование затвора слоем диоксида кремния, отличающийся тем, что на подложку из монокристаллического кремния с термически выращенным слоем кремния последовательно плазмохимическим осаждением из газовой фазы при температуре подложки 300°C осаждают слой нелегированного α-Si n^--типа толщиной 300 нм и слой легированного фосфором микрокристаллического кремния n⁺-типа толщиной 20 нм, между стоком и истоком формируют термически слой оксида кремния толщиной 200 нм, углубленный в слой аморфного кремния, затем наносят 500-нм слой SiO₂ методом химического осаждения из газовой фазы при 250°C, затем образцы отжигают в атмосфере водорода при 350°C в течение 30 мин.