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 полевых транзисторов, с пониженными токами утечки.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [заявка №2128473, Япония, МКИ H01L 29/784] с уменьшенным влиянием паразитного биполярного транзистора исток/подложка/сток. Структура полевого транзистора отделяется от p-Si-подложки слоем с повышенной скоростью рекомбинации дырок, полученным имплантацией протонов. Канал полевого транзистора отделяется от n⁺-областей стока/истока заглубленными n⁺-карманами - ограничителями канала. В таких приборах ухудшаются статические параметры.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [заявка №2133929, Япония, МКИ H01L 21/336] с толстым слоем изолирующего окисла вокруг активной структуры и сильнолегированным слоем под этим окислом для уменьшения утечек. Участок p-подложки для формирования истока/канала/стока защищают (поверх окисла затвора) маской, препятствующей окислению, проводят имплантацию As для образования сильнолегированного слоя и глубокое окисление для изоляции. Далее проводят имплантацию В (через маску, препятствующую окислению) для легирования слоя канала, формируют электрод затвора, проводят имплантацию As для создания областей истока и стока, а также операции формирования контактно-металлизационной системы.

Недостатками способа являются:

- высокие значения токов утечек;

- низкая технологичность;

- ухудшение статических параметров приборов.

Задача изобретения: снижение токов утечек в полупроводниковых приборах, обеспечивающая технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных.

Задача решается путем создания под подзатворным диэлектриком тонкого 8-10 нм слоя Si₃N₄ ионной имплантацией азота с энергией 2,1 кэВ, дозой 8*10¹⁷ см^-2 в подложку в течение двух минут, с последующим отжигом при температуре 300-400°C в течение 15-30 с. Перед созданием подзатворного окисла n-канального полевого транзистора, формировался слой Si₃N₄ толщиной 8-10 нм, которая надежно маскирует поверхность Si при создании окисла. Слой Si₃N₄ создается ионной имплантации азота с энергией 2,1 кэВ, при плотности тока 1 мА/см², дозой 8*10¹⁷ см^-2 в подложку в течение 2 минут, с последующим отжигом при температуре 300-400C в течение 15-30 с.

Создание тонкой пленки Si₃N₄ в непосредственном контакте с поверхностью подложки Si устраняет канал для диффузии кислорода под пленкой Si₃N₄, а ее малая толщина приводит к снижению уровня упругих напряжений, снижая вероятность зарождения дефектов кристаллической структуры.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты исследований представлены в таблице.

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых приборов на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 19,8%.

Технический результат: снижение токов утечек в полупроводниковых приборах, 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 создания под подзатворным диэлектриком тонкого 8-10 нм слоя Si₃N₄ ионной имплантацией азота с энергией 2,1 кэВ, дозой 8*10¹⁷ см^-2 при плотности тока 1 мА/см² в подложку в течение двух минут, с последующим отжигом при температуре 300-400°C в течение 15-30 с позволяет повысить процент выхода годных приборов, улучшить их качество и надежность.

Изобретение относиться к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полевых транзисторов, с пониженными токами утечки. В способе изготовления полупроводникового прибора под подзатворным диэлектриком создают тонкий 8-10 нм слой Si₃N₄ ионной имплантацией азота с энергией 2,1 кэВ, дозой 8*10¹⁷ см^-2 в подложку в течение двух минут, с последующим отжигом при температуре 300-400°C в течение 15-30 с. Изобретение позволяет повысить процент выхода годных приборов, улучшить их качество и надежность. 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий формирование областей стока/истока/затвора и подзатворного диэлектрика, отличающийся тем, что перед формированием подзатворного диэлектрика на подложке кремния формируют 8-10 нм слой Si₃N₄ ионной имплантацией азота с энергией 2,1 кэВ, дозой 8*10¹⁷ см^-2 при плотности тока 1 мА/см² в подложку в течение двух минут, с последующим отжигом при температуре 300-400°С в течение 15-30 с.