Способ формирования оксинитрида кремния Российский патент 2021 года по МПК H01L21/285 H01L21/335 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления оксинитрида кремния с пониженным значением тока утечки.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Патент на изобретение США 5362686, МКИ H01L 21/02] с защитным изолирующим слоем оксинитрида кремния на полупроводниковой подложке после выполнения разводки межсоединения, используя метод осаждения из паровой фазы силана и азотосодержащего газа.

В таких приборах из-за не технологичности формирования оксинитрида кремния образуется большое количество дефектов, которые ухудшают электрические параметры приборов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Патент США 5369297, МКИ H01L 29/78] путем создания окисла кремния и азотированного оксидного слоя в качестве ползатворного диэлектрика. В полевых транзисторах с целью расширения диапазона рабочих токов участок подзатворного слоя диоксида кремния, ближайший к стоку, подвергается азотированию.

Недостатками этого способа являются - высокие 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 пленки оксинитрида кремния толщиной 50 нм на подложке кремния при температуре 380⁰С, давлении 133Па, при потоке SiН₄ – 390 см³/мин, N₂О - 1300 см³/мин и NН₃ -1200 см³/мин, с последующей термообработкой при температуре 850⁰С в течение 10мин.

Технология способа состоит в следующем: на кремниевой подложке формируют активные области полевого транзистора стандартным способом. Затем формируют пленку оксинитрида кремния толщиной 50 нм на подложке кремния при температуре 380⁰С, давлении 133Па, при потоке SiН₄ – 390 см³/мин, N₂О - 1300 см³/мин и NН₃ -1200 см³/мин, с последующей термообработкой при температуре 850⁰С в течение 10мин.

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

Таблица

Параметры полупроводникового прибора, изготовленного по стандартной технологии Параметры полупроводникового прибора, изготовленного по предлагаемой технологии № плотность дефектов, см^-2 токи утечки,
10¹²,А, плотность дефектов, см^-2 токи утечки,
10¹²,А, 1 17 15,1 3,7 2,3 2 19 17.3 3,8 2,7 3 16 17,7 3,4 2,1 4 18 18,4 3,5 2,4 5 20,4 18,5 4,1 2,8 6 16 15,5 3,3 2,3 7 20,2 18,4 4,4 2,7 8 17 17,1 3,8 2,6 9 18,5 16,5 3,7 2,2 10 17,6 17,6 3,4 2,9 11 20,3 17,2 4,2 2,4 12 21,4 16,3 3,9 2,5 13 19,5 16,1 3,7 2,3

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 21,9%.

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

Предложенный способ формирования пленки оксинитрида кремния толщиной 50нм на подложке кремния при температуре 380⁰С, давлении 133Па, при потоке SiН₄ – 390 см³/мин, N₂О - 1300 см³/мин и NН₃ -1200 см³/мин, с последующей термообработкой при температуре 850⁰С в течение 10мин, позволяет, повысить процент выхода годных приборов, и улучшит их надёжность.

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

Способ формирования пленки оксинитрида кремния толщиной 50 нм на подложке кремния при температуре 380°С, давлении 133 Па, при потоке SiН₄ – 390 см³/мин, N₂О - 1300 см³/мин и NН₃ -1200 см³/мин, с последующей термообработкой при температуре 850°С в течение 10 мин позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надёжность.

Способ формирования полевого транзистора, включающий формирование активных областей полевого транзистора на кремниевой подложке, отличающийся тем, что после формирования активных областей полевого транзистора на кремниевой подложке формируют пленку оксинитрида кремния толщиной 50 нм на подложке кремния при температуре 380°С, давлении 133 Па, при потоке SiH₄ - 390 см³/мин, N₂O - 1300 см³/мин и NH₃ - 1200 см³/мин с последующей термообработкой при температуре 850°С в течение 10 мин.