Способ изготовления полупроводникового прибора Российский патент 2020 года по МПК H01L27/01 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полевого транзистора с пониженным значением токов утечек.

Известен способ изготовления полевого транзистора [Пат.5134452 США, МКИ H01L 29/78] с изолирующим затвором, в котором на толстом защитном слое оксида и на открытой поверхности кремния с областями истока и стока осаждается слой проводящего поликремния, из которого затем формируются электроды стока и истока. После вскрытия канальной области проводится реактивное ионное травление с образованием шероховатой поверхности с размерами неровностей до 50нм. Затем над канальной областью с помощью ПФХО создается тонкий затворный оксид и формируется затвор. В таких приборах из-за шероховатой поверхности повышается дефектность структуры и ухудшаются электрические параметры приборов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Патент 5093700 США, МКИ H01L 27/01] на основе многослойного поликремниевого затвора, в котором слои поликремния разделяются слоями кремния толщиной 0,1-0,5 нм. Используются 3 слоя поликремния и 2 слоя оксида кремния. Осаждения поликремния осуществляется с использованием силана SiN₄ при давлении 53 Па и температуре 650°С. Слой оксида формируется при 1% O₂ и 99% аргона при температуре 800°С

Недостатками этого способа являются: - повышенные значения токов утечек, высокая дефектность, низкая технологичность.

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

Задача решается формированием поликремния со скоростью осаждения 8,5нм/с при скорости потока газа носителя аргона 2,7 см/с и скорости потока силана SiN₄ 1,0% от скорости потока газа носителя, при температуре подложки 800°С и последующей имплантацией ионами азота с энергией 12,5кэВ, дозой 1*10¹⁷см^-2 при температуре подложки 100°С и проведением отжига в атмосфере водорода  в течение 15 минут при температуре 350°С.

Технология способа состоит в следующем: на пластинах кремния р -типа проводимости с удельным сопротивлением 10 Ом*см, ориентацией(100), выращивали тонкий слой оксида по стандартной технологии. Далее формировали слой поликремния со скоростью осаждения 8,5нм/с при скорости потока газа носителя аргона 2,7 см/с и скорости потока силана SiN₄ 1,0% от скорости потока газа носителя, при температуре подложки 800°С и последующей имплантацией ионами азота с энергией 12,5кэВ, дозой 1*10¹⁷см^-2 при температуре подложки 100°С и проведением отжига в атмосфере водорода  в течение 15 минут при температуре 350°С.Области полевого транзистора и контакты к этим областям формировали по стандартной технологии.

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

Параметры полупроводникового прибора, изготовленного по стандартной технологии Параметры полупроводникового прибора, изготовленного по предлагаемой технологии № плотность дефектов, см^-2 Ток утечки
Iут*10¹² А плотность дефектов, см^-2 Ток утечки
Iут*10¹² А 1 5,5 16,7 1,4 6,5 2 6,4 17,5 1,2 5,3 3 4,7 17,8 1,5 6,1 4 4,3 18,3 1,4 5,9 5 3,4 18,5 1,1 4,9 6 5,1 16,7 2,3 6,3 7 4,2 18,4 1,4 5,2 8 3,7 17,7 1,5 6,1 9 4,5 17,5 1,3 4,9 10 3,8 17,6 1,2 5,8 11 5,3 17,1 1,1 5,3 12 6,1 17,3 2,5 6,5 13 5,4 16,3 1,6 5,2

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 18,2%.

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

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем формирования поликремния со скоростью осаждения 8,5нм/с при скорости потока газа носителя аргона 2,7 см/с и скорости потока силана SiN₄ 1,0% от скорости потока газа носителя, при температуре подложки 800°С и споследующей имплантацией ионами азота с энергией 12,5кэВ, дозой 1*10¹⁷см^-2 при температуре подложки 100°С и проведением отжига в атмосфере водорода  в течение 15 минут при температуре 350°С, позволяет повысит процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.

Использование: для изготовления полевого транзистора с пониженным значением токов утечек. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления полупроводникового прибора включает формирование на пластинах кремния p-типа тонкого слоя оксида и слоя поликремния, при этом поликремний формируют со скоростью осаждения 8,5 нм/с при скорости потока газа-носителя аргона 2,7 см/с и скорости потока силана SiN₄ 1,0% от скорости потока газа-носителя при температуре подложки 800°С и последующей имплантацией ионами азота с энергией 12,5 кэВ и дозой 1*1017см^-2 при температуре подложки 100°С и проведением отжига в атмосфере водорода в течение 15 минут при температуре 350°С. Технический результат: обеспечение возможности снижения токов утечек, обеспечение технологичности, улучшения параметров приборов, повышения качества и увеличения процента выхода годных. 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий формирование на пластинах кремния p-типа тонкого слоя оксида и слоя поликремния, отличающийся тем, что поликремний формируют со скоростью осаждения 8,5 нм/с при скорости потока газа-носителя аргона 2,7 см/с и скорости потока силана SiN₄ 1,0% от скорости потока газа-носителя при температуре подложки 800°С и последующей имплантацией ионами азота с энергией 12,5 кэВ и дозой 1*10¹⁷см^-2 при температуре подложки 100°С и проведением отжига в атмосфере водорода в течение 15 минут при температуре 350°С.