СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА Российский патент 2016 года по МПК H01L21/336 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полевого транзистора с пониженными значениями токов утечки.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Пат. 5362686 США, МКИ H01L 21/02] с защитной изолирующей пленкой из оксинитрида кремния. На полупроводниковой подложке выполняют разводку межсоединений данного прибора, после чего наносят на подложку и систему межсоединений пленку оксинитрида кремния, используя метод осаждения из паровой фазы силана и азотсодержащего газа. Такая пленка защищает от попадания влаги из окружающей среды.

В таких полупроводниковых приборах на границе раздела полупроводник-оксинитрид кремния образуется высокая плотность дефектов, которые ухудшают характеристики полупроводниковых приборов.

Известен способ изготовления полевого транзистора [Пат. 5369297 США, МКИ H01L 29/78], содержащий оксид кремния и азотированный оксидный слой в качестве подзатворного диэлектрика. В полевом транзисторе с целью расширения диапазона рабочих токов при малых напряжениях участок подзатворного слоя диоксида кремния, ближайший к стоку, подвергается азотированию и приобретает повышенную стойкость к горячим носителям, генерируемым в лавинном режиме.

Недостатками этого способа являются: повышенные значения токов утечки; низкая технологическая воспроизводимость; высокая дефектность структуры.

Задача, решаемая изобретением: снижение токов утечек в полупроводниковых приборах, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение надежности и увеличение процента выхода годных.

Задача решается путем формирования пленки оксинитрида кремния при температуре 350°С, скорости потока силана SiH₄ 1-3 см³/с, давлении 133 Па, мощности ВЧ-разряда 70 Вт с последующим отжигом при температуре 380-400°С в атмосфере азота N₂ в течение 30 мин.

Технология способа состоит в следующем: после создания в подложке арсенид галлия GaAs стандартным способом активных областей полевого транзистора формируют подзатворный диэлектрик на основе оксинитрида кремния методом стимулированного плазмой химического осаждения из паровой фазы. После обработки плазмой NH₃ с поверхности образца удаляется слой элементарного As и в результате замещения As азотом тонкий поверхностный слой превращается в GaN. Пленки оксинитрида SiON толщиной 50-100 нм осаждались на подложки GaAs при температуре 350°С, скорости потока SiH₄ 1-3 см³/с, давлении 133 Па и мощности ВЧ-разряда 70 Вт при соотношении N₂O/(N₂O+NH₃)=0,4.

Затем пленки отжигались при температуре 380-400°С в течение 30 мин в атмосфере азота N₂. Пленки оксинитрида кремния имеют низкие напряжения на границе раздела с полупроводником за счет компенсации растягивающего напряжения границы раздела SiON/GaAs и напряжения сжатия границы раздела SiN/GaAs.

После обработки плазмой NH₃ образцы имели лучшие свойства границы раздела с минимальной дефектностью. В результате выращивания методом химического осаждения из паровой фазы, стимулированного плазмой, слоев SiON на GaAs с N₂O/(N₂O+NH₃)=0,4 приводит к уменьшению токов утечек затвора за счет уменьшения плотности состояний на границе раздела. Затем формировали электроды к затвору, стоку и истоку по стандартной технологии.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты обработки представлены в табл.1.

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых приборов, на партии сформированных в оптимальном режиме увеличился на 18,1%.

Технический результат: снижение значения 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 полупроводникового прибора путем формирования пленки оксинитрида кремния при температуре: 350°С, скорости потока SiH₄ 1-3 см³/с, давлении 133 Па, при мощности ВЧ-разряда 70 Вт с последующим отжигом при температуре 380-400°С в течение 30 мин в атмосфере азота позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.

Использование: в технологии производства полупроводниковых приборов. Технический результат изобретения - снижение токов утечек, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов. Сущность - полупроводниковый прибор создают путем формирования подзатворного диэлектрика из слоя оксинитрида кремния толщиной 50-100 нм при температуре 350°С, скорости потока SiH₄ 1-3 см³/с, давлении 133 Па, мощности ВЧ-разряда 70 Вт, соотношении N₂O/(N₂O+NH₃)=0,4 с последующим отжигом при температуре 380-400°С в течение 30 мин в атмосфере азота. 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий процессы легирования, формирование областей истока, стока, затвора и подзатворного диэлектрика, отличающийся тем, что подзатворный диэлектрик формируют из слоя оксинитрида кремния толщиной 50-100 нм при температуре 350°C, скорости потока SiH₄ 1-3 см³/с, давлении 133 Па, мощности ВЧ-разряда 70 Вт, соотношении N₂O/(N₂O+NH₃)=0,4 с последующим отжигом при температуре 380-400°C в течение 30 мин в атмосфере азота.