Способ изготовления силицида титана Российский патент 2021 года по МПК H01L21/283 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления силицида титана 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 20-6°С 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 титана TiSi_2. путем осаждения пленки титана Тi толщиной 75 нм при давлении 3*10^-6Па, при температуре подложки 60°С, со скоростью роста 1 нм/с и последующей обработкой структур ионами Si с энергией 85 кэВ, дозой 1*10¹⁵ -1*10¹⁶ см^-2, низкотемпературного отжига при температуре 650°С в течение 3°С, в атмосфере азота N₂ и проведением высокотемпературного отжига при температуре 1050°С в течение 2°С, в атмосфере азота N₂.

Технология способа состоит в следующем: на пластинах кремния р-типа проводимости с ориентацией (100), удельным сопротивлением 10 Ом*см после осаждения пленки титана Тi толщиной 75 нм при давлении

3*10^-6Па, температуре подложки 60°С, со скоростью роста 1 нм/с, проводили имплантацию ионов Si с энергией 85 кэВ, дозой 1*10¹⁵-1*10¹⁶ см^-2, низкотемпературный отжиг при температуре 650°С в течение 3°С, в атмосфере азота N₂, и затем высокотемпературный отжиг при температуре 1050°С в течение 2°С, в атмосфере азота N₂. 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.

Предложенный способ изготовления силицида титана TiSi_2. путем осаждения пленки титана Тi толщиной 75 нм при давлении 3*10^-6Па, температуре подложки 60°С, со скоростью роста 1 нм/с и последующей обработкой структур ионами Si с энергией 85 кэВ, дозой 1*10¹⁵-1*10¹⁶ см^-2, низкотемпературного отжига при температуре 650°С в течение 3°С, в атмосфере азота N₂ и проведением высокотемпературного отжига при температуре 1050°С в течение 2°С, в атмосфере азота N₂., позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшит их надежность.

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 13,9%.

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

Таблица

Параметры полупроводникового прибора, изготовленного по стандартной технологии Параметры полупроводникового прибора, изготовленного по предлагаемой технологии № плотность дефектов, см^-2 контактное сопротивление, Ом/ם плотность дефектов, см^-2 контактное сопротивление, Ом/ם 1 9,1 6,7 2,3 0,6 2 8,4 7,5 2,2 0,7 3 8,1 7,8 2,5 0,8 4 7,7 8,3 2,4 0,9 5 7,4 8,5 2,1 0,95 6 8,6 6,7 2,15 0,6 7 8,2 8,4 2,4 0,8 8 9,7 7,7 2,6 0,7 9 9,5 7,5 2,3 0,65 10 7,9 7,6 2,1 0,8 11 8,3 7,1 2,7 0,6 12 7,1 7,7 2,9 0,7 13 8,4 6,8 1,8 0,6

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

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления силицида титана с пониженным значением контактного сопротивления. Способ изготовления полупроводниковых приборов включает процессы формирования активных областей полевого транзистора и электроды к ним, подзатворого диэлектрика и силицида титана, при этом согласно изобретению на подложках кремния р-типа проводимости с ориентацией (100), с удельным сопротивлением 10 Ом*см формируют силицид титана путем осаждения пленки титана Тi толщиной 75 нм при давлении 3*10^-6Па, температуре подложки 60°С, со скоростью роста 1 нм/с и последующей обработкой структур ионами Si с энергией 85 кэВ дозой 1*10¹⁵-1*10¹⁶ см^-2, с низкотемпературным отжигом при температуре 650°С в течение 30 с в атмосфере азота N₂ и с проведением высокотемпературного отжига при температуре 1050°С в течение 20 с в атмосфере азота N₂. Изобретение обеспечивает снижение контактного сопротивления, увеличение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличения процента выхода годных.

Способ изготовления полупроводниковых приборов, включающий процессы формирования активных областей полевого транзистора и электродов к ним, подзатворного диэлектрика и силицида титана, отличающийся тем, что на подложках кремния р-типа проводимости с ориентацией (100), с удельным сопротивлением 10 Ом*см формируют силицид титана путем осаждения пленки титана Ti толщиной 75 нм при давлении 3*10^-6 Па, при температуре подложки 60°С со скоростью роста 1 нм/с и последующей обработки структур ионами Si с энергией 85 кэВ дозой 1*10¹⁵-1*10¹⁶ см^-2 с низкотемпературным отжигом при температуре 650°С в течение 30 с в атмосфере азота N₂ и с проведением высокотемпературного отжига при температуре 1050°С в течение 20 с в атмосфере азота N₂.