Способ формирования оксинитрида кремния Российский патент 2022 года по МПК H01L21/265 H01L21/324 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления оксинитрида кремния устойчивого к дефектообразованию и воздействию горячих носителей.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Патент США 5369297, МКИ H01L 29/78] путем создания окисла кремния и азотированного оксидного слоя в качестве подзатворного диэлектрика. В полевых транзисторах с целью расширения диапазона рабочих токов участок подзатворного слоя диоксида кремния, ближайший к стоку, подвергается азотированию. В таких приборах из-зане технологичности формирования азотированного оксидного слоя образуется большое количество дефектов, которые ухудшают электрические параметры приборов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Патент 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.

Недостатками этого способа являются:

- высокая дефектность

- низкая технологичность

- высокие значения токов утечек.

Задача решаемая изобретением - снижение дефектности и повышения устойчивости к воздействию горячих носителей, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Задача решается формированием пленки оксинитрида кремния бомбардировкой пластин кремния р-типа при комнатной температуре ионами азота N⁺₂ и кислорода О⁺₂, с общей дозой ионов 1.10¹⁷-1.10¹⁸см^-2, энергией 30кэВ, при плотности тока ионного пучка 10-15мкА/см², с последующей термообработкой в вакууме сначала при температуре 550°С в течение 2час 15мин, а затем при температуре 900°С в течение 15мин.

Технология способа состоит в следующем: на кремниевой пластине р-типа проводимости формируют пленки оксинитрида кремния методом ионной имплантации, бомбардировкой пластин кремния при комнатной температуре ионами азота N⁺₂ и кислорода О⁺_2, с общей дозой ионов 1.10¹⁷-1.10¹⁸см^-2, энергией 30кэВ, при плотности тока ионного пучка 10-15мкА/см², с последующей термообработкой в вакууме сначала при температуре 550°С в течение 2час 15мин, а затем при температуре 900°С в течение 15мин. Использование в качестве подзатворных изоляторов более устойчивого к дефектообразованию материалов-оксинитрида кремния-приводит к тому, что вероятность дефектообразования уменьшается и обеспечивает повышения устойчивости приборов к воздействию горячих носителей. Активные области полупроводникового прибора и электроды к ним изготовлены 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 токи утечки,
10¹¹,А, плотность дефектов, см^-2 токи утечки,
10¹¹,А, 1 7,5 5,1 0,9 0,3 2 8,1 7.3 0,8 0,7 3 6,6 7,7 0,7 0,5 4 8,4 8,4 0,85 0,4 5 7,4 8,5 0,81 0,8 6 6,8 5,5 0,73 0,6 7 8,2 8,4 0,94 0,7 8 7,1 7,1 0,86 0,6 9 8,5 6,5 0,7 0,52 10 7,6 7,6 0,64 0,6 11 6,3 7,2 0,62 0,4 12 6,4 6,3 0,9 0,5 13 6,5 6,1 0,7 0,8

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 18,7%.

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

Предложенный способ формирования оксинитрида кремния бомбардировкой пластин кремния р-типа при комнатной температуре ионами азота N⁺₂ и кислорода О⁺₂ с общей дозой ионов 1.10¹⁷-1.10¹⁸см^-2, энергией 30кэВ, при плотности тока ионного пучка 10-15мкА/см², с последующей термообработкой в вакууме сначала при температуре 550°С в течение 2час 15мин, а затем при температуре 900°С в течение 15мин позволяет, повысить процент выхода годных приборов, и улучшит их надёжность.

Технический результат: снижение дефектности и повышения устойчивости к воздействию горячих носителей, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличения процента выхода годных.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов. Способ формирования полевого транзистора согласно изобретению включает процессы создания защитного изолирующего слоя оксинитрида кремния на полупроводниковой подложке, активных областей полевого транзистора и электродов к ним, при этом слой оксинитрида кремния формируют бомбардировкой пластин кремния р-типа при комнатной температуре ионами азота N⁺₂ и кислорода O⁺₂ с общей дозой ионов 1.10¹⁷-1.10¹⁸ см^-2, энергией 30 кэВ, при плотности тока ионного пучка 10-15 мкА/см² с последующей термообработкой в вакууме сначала при температуре 550°С в течение 2 ч 15 мин, а затем при температуре 900°С в течение 15 мин. Изобретение обеспечивает повышение устойчивости приборов к воздействию горячих носителей за счет использования в качестве подзатворных изоляторов более устойчивого к дефектообразованию материала - оксинитрида кремния. 1 табл.

Способ формирования полевого транзистора, включающий процессы создания защитного изолирующего слоя оксинитрида кремния на полупроводниковой подложке, активных областей полевого транзистора и электродов к ним, отличающийся тем, что слой оксинитрида кремния формируют бомбардировкой пластин кремния р-типа при комнатной температуре ионами азота N⁺₂ и кислорода O⁺₂ с общей дозой ионов 1.10¹⁷-1.10¹⁸ см^-2, энергией 30 кэВ, при плотности тока ионного пучка 10-15 мкА/см² с последующей термообработкой в вакууме сначала при температуре 550°С в течение 2 ч 15 мин, а затем при температуре 900°С в течение 15 мин.