Способ изготовления силицида никеля Российский патент 2020 года по МПК H01L21/283 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления силицида никеля с пониженным значением контактного сопротивления.

Известен способ изготовления силицида [Пат. 5326724 США, МКИ H01L 21/293] покрытого слоем окисла, путем формирования топологических рисунков на основе многослойных структур, включающих слой титана Тi или TiSi и окисла. Между слоями металла и окисла располагают слой нитрида титана TiN толщиной 80-100 нм, который наносят реактивным распылением, добавляя N₂ в реактор, после того как толщина слоя TiN дает возможность упростить техпроцесс формирования топологического рисунка. В таких приборах из-за не технологичности формирование окисла затвора образуется большое количество дефектов, которые ухудшают электрические параметры приборов.

Известен способ изготовления слоев силицида [Пат.5043300 США, МКИ H01L 21/283] на пластине кремния. Способ включает технологию плазменной очистки пластин кремния, напыление в вакууме слоя титана в атмосфере, не содержащий кислорода, отжиг в среде азота N₂ при температуре 500-695°С в течение 20-60с с формированием слоев силицида титана и нитрида, последующий повторный отжиг при температуре 800-900°С с образованием стабильной фазы силицида титана.

Недостатками этого способа являются: высокие значения контактного сопротивления, высокая дефектность, низкая технологичность.

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

Задача решается формированием силицида никеля путем осаждения пленки никеля Ni толщиной 30-50 нм в вакууме 3*10^-6 Па со скоростью роста 2 нм/с и последующей обработкой структур ионами ксенона Хе при температуре 175°С с энергией 300 кэВ, дозой 1*10¹⁵ см^-2 и отжигом при температуре 240°С в течение 20 мин, в атмосфере водорода.

Технология способа состоит в следующем: на пластинах кремния р-типа проводимости с ориентацией (100), удельным сопротивлением 100 м*см, после формирования областей стока/истока и осаждения слоя подзатворного диэлектрика полевого транзистора формируется силицид никеля путем осаждения пленки никеля Ni толщиной 30-50 нм в вакууме 3*10^-6 Па со скоростью роста 2 нм/с и последующей обработкой структур ионами ксенона Хе при температуре 175°С с энергией 300 кэВ, дозой 1*10¹⁵см^-2 отжигом при температуре 240°С в течение 20 мин, в атмосфере водорода. Активные области п-канального полевого транзистора и электроды к ним 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 контактное сопротивление,
Ом/на квадрат плотность дефектов, см^-2 контактное сопротивление, Ом/на квадрат 1 9,1 6,7 3,6 1,2 2 8,4 7,5 3,2 1,3 3 8,1 7,8 3,7 1,1 4 7,7 8,3 3,4 1,0 5 7,4 8,5 3,1 0,9 6 8,6 6,7 3,3 1,3 7 8,2 8,4 3,4 1,2 8 9,7 7,7 3,8 1,1 9 9,5 7,5 4,3 0,95 10 7,9 7,6 3,6 0,8 11 8,3 7,1 3,1 1,3 12 7,1 7,7 3,5 0,85 13 8,4 6,8 3,2 1,2

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 16,5%.

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

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

Использование: для создания силицида никеля. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления силицида никеля содержит осаждение пленки никеля Ni толщиной 30-50 нм в вакууме 3*10^-6Па со скоростью роста 2 нм/с и последующей обработкой структур ионами ксенона Хе при температуре 175°С с энергией 300 кэВ, дозой 1*10¹⁵ см^-2 и отжигом при температуре 240°С в течение 20 мин в атмосфере. Технический результат: обеспечение возможности снижения контактного сопротивления, обеспечения технологичности, улучшения параметров приборов. 1 табл.

Способ изготовления силицида никеля, включающего подложку, содержащий процессы формирования активных областей полевого транзистора и электродов к ним, подзатворного диэлектрика, силицида, отличающийся тем, что силицид формируют путем осаждения пленки никеля Ni толщиной 30-50 нм в вакууме 3*10^-6Па со скоростью роста 2 нм/с и последующей обработкой структур ионами ксенона Хе при температуре 175°С с энергией 300 кэВ, дозой 1*10¹⁵ см^-2 и отжигом при температуре 240°С в течение 20 мин в атмосфере водорода.