СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА Российский патент 2014 года по МПК H01L21/336 

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к области силовых полупроводниковых приборов, в частности к силовым БТИЗ и ДМОП транзисторам.

Известен патент РФ №2066501, Акционерного общества «Кремний» по заявке №93028956 от 01.06.1993 г. «СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОЩНЫХ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ДИОДОВ ШОТТКИ». Изобретение относится к технологии изготовления приборов с барьером Шоттки. Сущность изобретенного способа заключается в том, что при травлении кремния над углублением не создается козырек слоя окисла. При этом наносится только один барьерный слой металла по всей поверхности углубления, а травление кремния проводят плазмохимическим (ПХТ) способом. При травлении выбираются следующие соотношения скоростей травления окисла Vтр.SiO₂ и кремния Vтр.Si:

Vтр.SiO₂≥ Vтр.Si/K×sinα,

где K - коэффициент изотропности при травлении углубления в кремнии, α - угол наклона диэлектрика к кремнию, образованного при травлении окна.

К недостатку известного способа изготовления полупроводникового прибора по патенту РФ №2066501 относится то, что он основан на различии горизонтальных скоростей травления SiO₂ и Si и предназначен только для использования при изготовлении высоковольтных диодов Шоттки.

Наиболее близким к заявляемому решению (прототипом) является патент РФ №2431905, ОАО «ВЗПП-С», «СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА» по заявке №2010130990 от 23.07.2010 г. В «Способе изготовления полупроводникового прибора», описанном в изобретении №2431905, на полупроводниковой подложке первого типа проводимости создают подзатворный диэлектрик, затворный электрод и межслойную изоляцию над затворным электродом в едином фотолитографическом процессе плазмохимическим травлением, далее в окнах затворного электрода создают методами ионной имплантации и термической диффузии канальную и истоковую области второго и первого типа проводимости соответственно и, после формирования боковой изоляции, вскрываются контакты к электроду затвора в межслойной изоляции и контакты к истоковой и канальной областям в слое кремния, причем контакты вскрываются следующим способом: создают контакт металлического истока с истоковыми и канальными областями путем вытравливания полупроводника плазменным способом через отверстия в маске фоторезиста, располагающиеся в середине окон затворного электрода, на глубину, превышающую глубину истоковых областей, а следом травят жидкостным способом окисел кремния для создания контактов к затворному электроду с использованием той же фоторезистивной маски над затворным электродом с последующим ионным легированием примесью того же типа, что и канальные области с концентрацией примесей, в 30-100 раз превышающей канальную, или создают контакт металлического истока с истоковыми и канальными областями путем вытравливания полупроводника плазменным способом через отверстия в маске фоторезиста, располагающиеся в середине окон затворного электрода, на глубину, превышающую глубину истоковых областей с последующим ионным легированием примесью того же типа, что и канальные области с концентрацией примесей, в 30-100 раз превышающей канальную, после чего травят жидкостным способом окисел кремния для создания контактов к затворному электроду с использованием той же фоторезистивной маски над затворным электродом.

Недостаток такого способа травления окисла и кремния заключается в использовании различных способов травления (плазмохимического и жидкостного), что приводит к удлинению технологического процесса, а при уменьшении размера окна в затворном поликремнии может приводить и к стравливанию боковой изоляции при жидкостном (изотропном) травлении окисла, т.е. ограничивает повышение степени интеграции ячеек транзисторов.

Целью заявляемого способа изготовления полупроводникового прибора является повышение степени интеграции ячеек ДМОП-транзистора и БТИЗ за счет уменьшения подтравливания бокового окисла в контактах.

Сущностью заявленного изобретения является способ изготовления полупроводникового прибора, в котором на полупроводниковой подложке первого типа проводимости создают подзатворный диэлектрик, затворный электрод и межслойную изоляцию над затворным электродом, далее в окнах затворного электрода создают методами ионной имплантации и термической диффузии канальную и истоковую области второго и первого типа проводимости соответственно, который отличается тем, что вскрываются контакты металлического истока с истоковыми и канальными диффузионными областями, располагающимися в середине окон затворного электрода в слое кремния, на глубине - dSi, превышающей глубину истоковых областей и контакты металлического электрода затвора через межслойный диэлектрик к поликремниевому электроду затвора с использованием единой фоторезистивной маски в едином технологическом плазмохимическом процессе травления окисла кремния и кремния путем подбора селективности, при которой отношение скорости травления окисла над затвором - VSiO₂ к скорости травления кремния - VSi в истоках равно отношению толщины окисла над затвором - dSiO₂ плюс перетрав окисла - ΔdSiO₂=15÷50% от dSiO₂ к глубине травления кремния в истоках - dSi: VSiO₂/VSi=(dSiO₂+ΔdSiO₂)/dSi; при этом отношение вертикальной скорости травления SiO₂ к горизонтальной скорости травления не менее 3.

На фиг.1 изображена конструкция ДМОП-транзистора, которая содержит контакты 1 металлического истока 7 с истоковыми диффузионными областями 5 и канальными диффузионными областями 6, располагающимися в середине окон затворного электрода 4 в слое кремния, на глубине - dSi, превышающей глубину истоковых областей и контакты 2 металлического электрода затвора 8 через межслойный диэлектрик 3 к поликремниевому электроду 4 затвора.

При реализации изобретения контакты 1 и контакты 2 - фиг.1 - вскрывали с использованием единой фоторезистивной маски в едином технологическом плазмохимическом процессе травления окисла кремния и кремния путем подбора селективности, при которой отношение скорости травления окисла над затвором (VSiO₂) к скорости травления кремния (VSi) в истоках равно отношению толщины окисла над затвором - dSiO₂ плюс ΔdSiO₂=15÷50% от dSiO₂ к глубине травления кремния в истоках - dSi: VSiO₂/VSi=(dSiO₂+ΔdSiO₂)/dSi и отношения вертикальной скорости травления SiO₂ к горизонтальной скорости травления не менее 3.

Предлагаемый способ основан на различии вертикальных скоростей травления SiO₂ и Si и может быть использован при изготовлении микросхем и современных многоячеистых транзисторов для одновременного травления SiO₂ и Si с целью уменьшения числа операций, повышения степени интеграции и выхода годных приборов.

Использование предлагаемого технического решения позволило повысить степень интеграции ячеек в ДМОП-транзисторах более чем в 1,5 раза (на 2-микронном технологическом процессе, позволявшем компоновать ячейки с шагом 18,4 мкм и расстояниями между ними 10 мкм по поликремнию, при использовании предлагаемого решения с высокой точностью изготавливаются ячейки с шагом 11,6 мкм и расстоянием между ними 5,4 мкм).

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к области силовых полупроводниковых приборов, в частности к силовым БТИЗ и ДМОП транзисторам. В способе изготовления полупроводникового прибора на полупроводниковой подложке первого типа проводимости создают подзатворный диэлектрик, затворный электрод и межслойную изоляцию над затворным электродом, далее в окнах затворного электрода создают методами ионной имплантации и термической диффузии канальную и истоковую области второго и первого типа проводимости соответственно, вскрывают контакты металлического истока с истоковыми и канальными диффузионными областями, располагающимися в середине окон затворного электрода в слое кремния, на глубине, превышающей глубину истоковых областей, и контакты металлического электрода затвора через межслойный диэлектрик к поликремниевому электроду затвора с использованием единой фоторезистивной маски в едином технологическом плазмохимическом процессе травления окисла кремния и кремния путем подбора скорости травления окисла над затвором и скорости травления кремния. Отношение вертикальной скорости травления окисла кремния к горизонтальной скорости травления составляет не менее 3. Изобретение обеспечивает повышение степени интеграции за счет уменьшения подтравливания бокового окисла в контактах. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ изготовления полупроводникового прибора, в котором на полупроводниковой подложке первого типа проводимости создают подзатворный диэлектрик, затворный электрод и межслойную изоляцию над затворным электродом, далее в окнах затворного электрода создают методами ионной имплантации и термической диффузии канальную и истоковую области второго и первого типа проводимости соответственно, отличающийся тем, что вскрываются контакты металлического истока с истоковыми и канальными диффузионными областями, располагающимися в середине окон затворного электрода в слое кремния, на глубине - dSi, превышающей глубину истоковых областей и контакты металлического электрода затвора через межслойный диэлектрик к поликремниевому электроду затвора с использованием единой фоторезистивной маски в едином технологическом плазмохимическом процессе травления окисла кремния и кремния путем подбора селективности, при которой отношение скорости травления окисла над затвором - VSiO₂ к скорости травления кремния - VSi в истоках равно отношению толщины окисла над затвором - dSiO₂ плюс перетрав окисла - ΔdSiO₂=15÷50% от dSiO₂ к глубине травления кремния в истоках - dSi:VSiO₂/VSi=(dSiO₂+ΔdSiO₂)/dSi.

2. Способ изготовления полупроводникового прибора по п.1, отличающийся тем, что отношение вертикальной скорости травления SiO₂ к горизонтальной скорости травления не менее 3.