Способ изготовления полупроводникового прибора Российский патент 2022 года по МПК H01L21/265 H01L21/268 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полевых транзисторов с пониженным значением тока подложки и повышенной стойкости к воздействию горячих носителей.

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 [Пат. 5270226 США, МКИ HO1L 21/336] со слаболегированными стоками и повышенной надежностью, путем ионной имплантации в области стока и истока с использованием электрода затвора в качестве маски, имплантация проводится в несколько стадий, с поворотом подложки на 90 и 170°.

Недостатками способа являются:

- высокие значения тока подложки;

- низкая технологичность;

- повышенная плотность дефектов.

Задача решаемая изобретением: снижение значений тока подложки, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных

Задача решается последовательным формированием высоко легированных п⁺ областей истока-стока имплантацией ионов мышьяка As⁺ с энергией 60 кэВ, концентрацией легирующей примеси (1-2).10²⁰ см^-3 и слаболегированных п^- областей истока-стока имплантацией ионов фосфора Р⁺ с энергией 30 кэВ, концентрацией легирующей примеси (1-3).10¹⁵ см^-3, с последующим лазерным отжигом с длиной волны излучения 1,06 мкм, длительность импульсов 50 нс, энергия импульсов 3-5 Дж/ см², в атмосфере азота, со скоростью сканирования 12,5 см/с, при температуре 150°С.

Технология способа состоит в следующем: формируют активные высоко легированные п⁺ области истока-стока с использованием слоев защитного SiО₂ и Si₃N₄ в качестве маски, имплантацией ионов мышьяка As⁺ с энергией 60 кэВ, концентрацией легирующей примеси (1-2).10²⁰ см^-3 ,а затем после удаления Si₃N₄ маски, имплантацией ионов фосфора Р⁺ с энергией 30 кэВ, концентрацией легирующей примеси (1-3).10¹⁵ см^-3 формируют слаболегированные п^- области истока-стока, расположенные между п⁺ областями истока и стока. Затем проводят лазерный отжиг с длиной волны излучения 1,06 мкм, длительность импульсов 50 нс, энергия импульсов 3-5 Дж/см², в атмосфере азота, со скоростью сканирования 12,5 см/с, при температуре 150°С. Слои SiО₂ и Si₃N₄ формировали по стандартной технологии. Создание слаболегированных п^- областей стока уменьшает значение электрического поля в канале транзистора и значение тока подложки, соответственно, повышается стойкость к воздействию горячих носителей, т.к. ток подложки является индикатором эффективности генерации горячих носителей.

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 подложки
мА/мкм Плотность дефектов, см^-2 ток подложки
мА/мкм 1 16 10,5 3,1 0,9 2 14 7,8 3,2 0,7 3 15 8.7 3,7 0,6 4 18 8,9 3,9 0,7 5 14 8,3 3,5 0,5 6 16 9,6 3,3 0,9 7 12 7,1 3,1 0,5 8 17 6,8 3,6 0,4 9 13 8,5 3,2 0,6 10 14 7,4 3,8 0,5 11 15 7,9 3,6 0,7 12 11 6.3 3,4 0,6 13 12 8,2 3,2 0,8

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 20,9%.

Технический результат: снижение значений тока подложки, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличения процента выхода годных.

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

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора последовательным формированием высоко легированных п⁺ областей истока-стока имплантацией ионов мышьяка As⁺ с энергией 60 кэВ, концентрацией легирующей примеси (1-2).10²⁰ см^-3 и слаболегированных п^- областей истока-стока имплантацией ионов фосфора Р⁺ с энергией 30 кэВ, концентрацией легирующей примеси (1-3).10¹⁵ см^-3, расположенные между п⁺ областями истока и стока, с последующим лазерным отжигом с длиной волны излучения 1,06 мкм, длительность импульсов 50 нс, энергия импульсов (3-5) Дж/см², в атмосфере азота, со скоростью сканирования 12,5 см/с, при температуре 150°С, позволяет повысит процент выхода годных приборов и улучшит их надёжность.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полевых транзисторов с пониженным значением тока подложки и повышенной стойкостью к воздействию горячих носителей. Способ состоит в следующем: формируют активные высоколегированные n⁺ области истока-стока с использованием слоев защитного SiО₂ и Si₃N₄ в качестве маски, имплантацией ионов мышьяка As⁺ с энергией 60 кэВ, концентрацией легирующей примеси (1-2)⋅10²⁰ см^-3, а затем после удаления Si₃N₄ маски имплантацией ионов фосфора Р⁺ с энергией 30 кэВ, концентрацией легирующей примеси (1-3)⋅10¹⁵ см^-3 формируют слаболегированные n^- области истока-стока, расположенные между n⁺ областями истока и стока. Затем проводят лазерный отжиг с длиной волны излучения 1,06 мкм, длительность импульсов 50 нс, энергия импульсов 3-5 Дж/см², в атмосфере азота, со скоростью сканирования 12,5 см/с, при температуре 150°С. Слои SiО₂ и Si₃N₄ формировали по стандартной технологии. Создание слаболегированных n^- областей стока уменьшает значение электрического поля в канале транзистора и значение тока подложки, соответственно, повышается стойкость к воздействию горячих носителей, т.к. ток подложки является индикатором эффективности генерации горячих носителей. 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий формирование областей истока и стока ионной имплантацией и электрода затвора, отличающийся тем, что последовательно формируют высоколегированные n⁺ области истока-стока имплантацией ионов мышьяка As⁺ с энергией 60 кэВ, концентрацией легирующей примеси (1-2)⋅10²⁰ см^-3, затем формируют слаболегированные n^- области истока-стока между сильнолегированными областями истока-стока имплантацией ионов фосфора Р⁺ с энергией 30 кэВ, концентрацией легирующей примеси (1-3)⋅10¹⁵ см^-3, с последующим лазерным отжигом с длиной волны излучения 1,06 мкм, длительность импульсов 50 нс, энергия 4 импульсов 3-5 Дж/см², в атмосфере азота, со скоростью сканирования 12,5 см/с, при температуре 150°С.