СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРА С НЕЗАВИСИМЫМ КОНТАКТОМ К ПОДЛОЖКЕ Российский патент 2020 года по МПК H01L29/78 H01L21/20 

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении транзисторов на пластине кремний на изоляторе (КНИ) с широкой областью применения.

В патенте RU 2477904 C1 H01L 29/78 20.03.13 описан способ изготовления транзистора на КНИ с контактом к подложке.

Структура данного транзистора включает области мелкощелевой изоляции, область кармана ретроградного профиля распределения примеси типа 2 глубиной на всю толщину слоя кремний на изоляторе, область поликремниевого затвора, легированного ионами примеси типа 2, области, слаболегированные примесью типа I (слаболегированная область), спейсер, область стока, сформированную с одной стороны затвора высоколегированными ионами примеси типа 1 глубиной на всю толщину слоя кремний на изоляторе, область истока, сформированную с другой стороны затвора высоколегированными ионами примеси типа 1 глубиной на часть толщины слоя кремний на изоляторе и область контакта к карману, сформированного примесью типа 2, электрически соединенной с истоком за счет силицида, область высоколегированного контакта к карману располагается под областью истока и имеет ширину, равную ширине истока, при этом электрическое соединение силицидом областей истока и контакта к карману осуществляется в канавке, сформированной в области истока глубиной, равной или превышающей глубину области истока, и шириной, равной ширине истока. В таком транзисторе контакт является зависимым, так как совмещен с истоком. Транзистор такой конструкции невозможно использовать в проходных ключах.

Известен способ создания контакта к подложке, описанный в патентах US №2005173764 А1, кл. H01L 21/425, опублик. 11.08.2005 и US №6353245 В1, кл. H01L 27/01, опублик. 05.03.2002.

Контакт к подложке формируется за счет дополнительной области островка кремния, легированной той же примесью, что и карман, имеющей диффузионный контакт к карману и выход на планарную поверхность исток-стока МОП транзистора. Область контакта соединяется с истоком транзистора за счет силицида, формируемого на планарной поверхности истока и контакта. Недостатком данной конструкции является то, что данный контакт также является зависимым и транзистор с таким типом контакта к подложке также невозможно использовать в проходных ключах.

В патенте US №6316808 В1 от 13.11.2001 описан способ создания транзистора на КНИ с поликремнием т-образной формы на активной области, где исток, сток и контакт к подложке отделены друг от друга поликремнием. Слой поликремния между истоком и стоком является затвором транзистора. В данном случае контакт является независимым. Недостатком данной конструкции является - наличие большой паразитной емкости затвора по отношению к активной.

В патенте US №6960810 В2 от 01.11.2005 описан способ изготовления транзистора с двумя слоями поликремния, в котором контакт к подложке совмещен с истоком, выбранный за прототип. Такой транзистор обладает меньшим паразитным сопротивлением. Недостатком является то, что способ не позволяет создать независимый контакт к подложке, транзистор, изготовленный данным способом невозможно использовать в проходных ключах.

Задачей изобретения является создание транзистора на КНИ с независимым контактом к подложке, который возможно использовать в проходных ключах и последовательных цепях.

Техническим результатом предлагаемого способа является расширение области применения транзистора с двумя слоями поликремния, повышение надежности конструкции, исключение паразитной емкости затвора транзистора на КНИ с независимым контактом к подложке.

Технический результат достигается тем, что при изготовлении транзистора с независимым контактом к подложке, включающем формирование на пластине кремний на изоляторе областей стока, истока, затвора, состоящего из двух слоев поликремния, независимый контакт к подложке выполняют путем создания сильнолегированной области кремния, находящейся вне активной области транзистора, которую соединяют с транзистором посредством дополнительной легированной области кремния.

Изобретение поясняют следующие фигуры.

На фигуре 1 представлен фрагмент топологии части транзистора с затвором, состоящим из двух слоев поликремния, и независимым контактом к подложке, где: 1 - области сильнолегированного кремния (исток, сток транзистора); 2 - затвор, состоящий из двух слоев поликремния; 3 - сильнолегированная область кремния (независимый контакт к подложке).

На фигурах 2-7, 9 представлены основные этапы реализации способа изготовления транзистора с независимым контактом к подложке в сечении А, где:

1 - области сильнолегированного кремния (исток, сток транзистора);

3 - сильнолегированная область кремния (независимый контакт к подложке);

4 - слой кремния (нижний слой пластины);

5 - слой захороненного оксида кремния;

6 - область нелегированного кремния;

7 - область слаболегированного кремния, включающая область легированного кремния (карман), контакта к подложке и соединяющей их дополнительной области легированного кремния;

8 - слой подзатворного диэлектрика (оксид кремния);

9 - первый слой поликремния;

10 - слой нитрида кремния;

11 - сильнолегированная область кремния (область охраны);

12 - слой оксида кремния;

13 - второй слой поликремния;

16 - дополнительная область легированного кремния. На фигуре 8 изображена структура n-канального транзистора в сечении В, где:

14 - области низколегированного кремния (область LDD);

15 - пристеночный оксид кремния (спейсеры).

Процесс изготовления транзистора с независимыми контактами к подложке реализуется следующим образом.

На пластине КНИ, состоящей из кремниевого нижнего слоя 4 пластины кремний на изоляторе (КНИ), захороненного оксида кремния 5, нелегированного кремния 6 методом ионной имплантации формируют область слаболегированного кремния 7. Затем формируют путем термического окисления слой подзатворного диэлектрика 8. Далее осаждением с последующей фотолитографией, имплантацией примеси и травлением по маске формируют первый слой поликремния 9 и нитрида кремния 10 (фиг. 2).

Затем создаются области охраны 11 путем ионной имплантации (фиг. 3).

Далее после осаждения слоя оксида кремния 12 и последующего реактивного травления по маске оксида кремния и кремния формируют кремниевую область (кремниевый островок), включающую область слаболегированного кремния 7 и область охраны 11 (фиг. 4).

После формирования кремниевого островка создается изоляция путем низкотемпературного осаждения оксида кремния 12, травления по маске инверсного актива и области контакта к подложке с дальнейшей химико-механической полировкой с последующим удалением нитрида кремния (фиг. 5).

Далее производят осаждение второго слоя поликремния 13 (фиг. 6) и дальнейшее формирование затвора 2 путем травления по маске (фиг. 7).

Затем формируют области LDD 14 методом ионной имплантации примеси по фотокопии (ФК) N+,P+ и спейсеров 15 методом осаждения оксида кремния и процесса безмасочного травления (фиг. 7).

Затем проводится формирование сильнолегированных областей истока, стока 1 (фиг. 8) и контакта к подложке 3 ионной имплантацией по маске (фиг. 9). Контакт 3 к подложке является независимым и соединен с активной областью транзистора посредством дополнительной области легированного кремния 16 (фиг. 9).

Далее процесс завершается стандартным способом формирования самосовмещенного силицида, изоляции, контактов и металлов.

Таким образом, можно получить транзистор с независимым контактом к подложке, что значительно расширяет их область применения (проходные ключи, последовательное соединение).

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении транзисторов на пластине кремний на изоляторе (КНИ) с широкой областью применения. Способ изготовления транзистора с независимым контактом к подложке включает формирование на пластине кремний на изоляторе областей стока, истока, затвора, состоящего из двух слоев поликремния, при этом согласно изобретению независимый контакт к подложке выполняют путем создания сильнолегированной области кремния вне активной области транзистора, которую соединяют с транзистором посредством дополнительной легированной области кремния. Изобретение обеспечивает расширение области применения транзистора с двумя слоями поликремния, повышение надежности конструкции, исключение паразитной емкости затвора транзистора на КНИ с независимым контактом к подножке. 9 ил.

Способ изготовления транзистора с независимыми контактами к подложке, включающий формирование на пластине кремний на изоляторе областей стока, истока и затвора, состоящего из двух слоев поликремния, отличающийся тем, что независимый контакт к подложке выполняют путем создания высоколегированных областей кремния, находящихся вне активной области транзистора, который соединяют с транзистором посредством дополнительной области легированного кремния.