Способ изготовления радиационно-стойкого полупроводникового прибора Российский патент 2022 года по МПК H01L21/00 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления транзистора с низким значением плотности встроенного заряда и повышенной радиационной стойкостью.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Патент 5093700 США, МКИ H01L 27/01] с многослойным затвором из поликремния, в которых слои поликремния разделяются слоями кремния толщиной 0,1-0,5 нм; используются 3 слоя поликремния и 2 слоя оксида кремния. Осаждения поликремния осуществляется с использованием силана при давлении 53 Па и температуре 650°С. Слой оксида формируется при 1% кислорода и 99% аргона при температуре 800°С. Использование многослойных структур при изготовлении затвора прибора повышает дефектность структуры и ухудшают электрические параметры изделий.

Известен способ изготовления радиационно-стойкого полупроводникового прибора [Заявка 2667442 Франция, МКИ H01L 23/552]. На поверхности сильно легированной полупроводниковой подложки р+ или n+ - типа проводимости наращивается слаболегированный активный слой толщиной 150 нм, который затем имплантируется ионами кислорода с целью формирования скрытого изолирующего слоя диоксида кремния толщиной 350 нм. Таким образом активный слой располагается на поверхности изолирующего слоя. Использование сильно легированной полупроводниковой подложки обеспечивает сток генерируемых облучением зарядов, а также быстрой рекомбинации.

Недостатками способа являются: высокие значения встроенного заряда; высокая дефектность; низкая технологичность.

Задача, решаемая изобретением: снижения значений плотности встроенного заряда и повышения радиационной стойкости, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных приборов.

Задача решается путем нанесения слоя нитрида кремния Si₃N₄ толщиной 40-80 нм поверх слоя диоксида кремния при расходе газовой смеси SiH₄-N₂ 35-40 см³/мин в реакторе, давлении газовой смеси 0,4 мм рт.ст., ВЧ-мощности 100 Вт, концентрации силана в смеси 1 мол %, температуре подложки 400°С и скорости осаждения нитрида кремния Si₃N₄ 0,3 нм/с.

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

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых приборов на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 19,8%.

Технический результат: снижения значений встроенного заряда и повышения радиационной стойкости, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличения процента выхода годных приборов.

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

Предложенный способ изготовления радиационно-стойкого полупроводникового прибора путем нанесения поверх слоя диоксида кремния над канальной областью нитрида кремния Si₃N₄ толщиной 40-80 нм при расходе газовой смеси SiH₄-N₂ 35-40 см³/мин в реакторе, давлении газовой смеси 0,4 мм рт.ст., ВЧ-мощности 100 Вт, концентрации силана в смеси 1 мол %, температуре подложки 400°С и скорости осаждения нитрида кремния Si₃N₄ 0,3 нм/с, позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов. Способ состоит в следующем: на кремниевых пластинах после создания тонкого затворного оксида по стандартной технологии поверх нее над канальной областью формируют слой нитрида кремния Si₃N₄ толщиной 40-80 нм при расходе газовой смеси SiH₄-N₂ 35-40 см³/мин в реакторе, давлении газовой смеси 0,4 мм рт.ст., ВЧ-мощности 100 Вт, концентрации силана в смеси 1 мол.%, температуре подложки 400°С и скорости осаждения нитрида кремния Si₃N₄ 0,3 нм/с. Нанесение слоя нитрида кремния поверх слоя оксида улучшает рабочие характеристики полупроводниковых приборов, т.к. при облучении в двухслойных системах SiO₂-Si₃N₄ происходит уменьшение встроенного заряда за счет компенсации положительного заряда в диоксиде кремния отрицательным зарядом, накопленным в нитриде кремния, и повышается радиационная стойкость. 1 табл.

Способ изготовления радиационно-стойкого полупроводникового прибора, включающий формирование слоя нитрида кремния, отличающийся тем, что поверх слоя диоксида кремния над канальной областью наносят слой нитрида кремния Si₃N₄ толщиной 40-80 нм при расходе газовой смеси SiH₄-N₂ 35-40 см³/мин в реакторе, давлении газовой смеси 0,4 мм рт.ст., ВЧ-мощности 100 Вт, концентрации силана в смеси 1 мол.%, температуре подложки 400°С и скорости осаждения нитрида кремния Si₃N₄ 0,3 нм/с.