Способ изготовления полупроводникового прибора Российский патент 2018 года по МПК H01L21/336 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления подзатворного диэлектрика с пониженной плотностью дефектов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Пат. 4985739 США, МКИ HO1L 29/80] путем формирования верхнего и нижнего изолирующих друг от друга затворов. В полевых транзисторах использована структура, в которой одна система областей сток-исток окружает другую систему областей сток-исток. Нижний затвор - скрытый, верхний - соединяется с контактной площадкой через диффузионный барьер для предотвращения проникновения металла в структуру. Область канала в экранирующие области формируют с помощью ионной имплантации. В таких полупроводниковых структурах из-за возникновения механических напряжений ухудшаются параметры приборов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Пат. 5100820 США, МКИ HOIL 21/336] в которой поверхность р-кремниевой подложки, содержащий изолирующие области защитного слоя оксида последовательно покрывается слоями подзатворного оксида кремния, затвора n+ типа поликристаллического кремния и верхнего оксида кремния. Область будущего затвора маскируется слоем нитрида кремния. Структура подвергается термическому окислению во влажном кислороде при повышенном давлении и в последующем формируют слой затвора. Структура последовательно имплантируется ионами мышьяка с использованием слоев защитного оксида кремния и нитрида кремния в качестве маски для формирования n+ областей истока-стока, а затем - ионами р+ с целью формирования n- областей истока-стока с плавным профилем легирования. Поверхность пассивируется слоем борофосфорносиликатного стекла, в котором вскрываются контактные окна под алюминий.

Недостатками способа являются:

- повышенная плотность дефектов в полупроводниковых структурах;

- образование механических напряжений;

- низкая технологичность.

Задача, решаемая изобретением: снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Задача решается созданием подзатворного диэлектрика путем формирования пленки тантала толщиной 28 нм со скоростью осаждения 30 нм/мин на подложку, нагретую до 70°С, в вакууме при давлении 10^-6-10^-7 мм рт.ст. на пластине кремния р-типа проводимости с ориентацией (100) с последующим окислением в кислороде при температуре 530°С в течение 15 мин. и формированием окисла тантала Та₂О₅ толщиной 60 нм с последующим термическим отжигом при температуре 700°С в инертной среде в течение 5 мин.

Технология способа состоит в следующем: на пластине кремния р-типа проводимости с ориентацией (100) формируют пленку тантала толщиной 28 нм со скоростью осаждения 30 нм/мин, на подложку нагретую до 70°С, в вакууме при давлении 10^-6-10^-7 мм рт. ст. Затем проводят окисление в кислороде при температуре 530°С в течение 15 мин. и формируют окисел тантала Та₂С₅ толщиной 60 нм, с последующим термическим отжигом при температуре 700°С в инертной среде в течение 5 мин. Улучшение параметров полупроводниковой структуры связано с тем, что окисел тантала Та₂O₅ содержит электронные ловушки. Все это улучшает структуру, уменьшает число ловушек для носителей заряда вблизи границы раздела. Активные области полупроводникового прибора формировались стандартным способом.

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

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых приборов, на партии пластин сформированных в оптимальном режиме увеличился на 15,5%.

Технический результат: снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличения процента выхода годных.

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

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления подзатворного диэлектрика с пониженной плотностью дефектов. Изобретение обеспечивает снижение плотности дефектов, повышение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных. Технология способа состоит в следующем: на пластине кремния р-типа проводимости с ориентацией (100) формируют пленку тантала толщиной 28 нм со скоростью осаждения 30 нм/мин, на подложку, нагретую до 70°С, в вакууме при давлении 10^-6-10^-7 мм рт.ст. Затем проводят окисление в кислороде при температуре 530°С в течение 15 мин и формируют окисел тантала Та₂O₅ толщиной 60 нм, с последующим термическим отжигом при температуре 700°С в инертной среде в течение 5 мин. Улучшение параметров полупроводниковой структуры связано с тем, что окисел тантала Та₂О₅ содержит электронные ловушки. Все это улучшает структуру, уменьшает число ловушек для носителей заряда вблизи границы раздела. Активные области полупроводникового прибора формировались стандартным способом. 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий процессы формирования областей стока, истока, затвора и подзатворного диэлектрика, отличающийся тем, что подзатворный диэлектрик формируют путем создания пленки тантала толщиной 28 нм со скоростью осаждения 30 нм/мин на подложку, нагретую до 70°С, в вакууме при давлении 10^-6-10^-7 мм рт.ст. на пластине кремния с последующим окислением в кислороде при температуре 530°С в течение 15 мин и формированием окисла тантала Та₂О₅ толщиной 60 нм с последующим термическим отжигом при температуре 700°С в инертной среде в течение 5 мин.