Способ формирования полевых транзисторов Российский патент 2023 года по МПК H01L21/336 

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 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 нетехнологичности метода осаждения из паровой фазы 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 подзатворного диэлектрика. В полевых транзисторах с целью расширения диапазона рабочих токов участок подзатворного слоя диоксида кремния, ближайший к стоку, подвергается азотированию.

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 оксинитрида кремния путем создания слоя пористого кремния толщиной 280-300 нм, пористостью 74% анодным окислением в электрохимической ячейке с 5 вес. % HF, плотностью тока 0,5 мА/см2, с последующим азотированием пластин при 1000°С в среде аммиака в течение 1 ч и окисления в парах воды при 850°С в течение 30 мин.

Технология способа состоит в следующем: использовались пластины кремния р -типа проводимости с ориентацией (100) и удельным сопротивлением 10 Омсм. Слои пористого кремния толщиной 280-300 нм и пористостью 74%, создавались анодным окислением в электрохимической ячейке с 5 вес. % HF и плотностью тока 0,5 мА/см2. Азотирование пластин с пористым кремнием проводилось при 1000°С в диффузионной печи в среде аммиака в течение 1 ч. Окисление пластин с пористым кремнием осуществлялось в парах воды при 850°С в течение 30 мин. При этом образуется слой оксинитрида кремния толщиной 3,7 нм. Использование в качестве подзатворного диэлектрика более устойчивого к дефектообразованию материала-оксинитрида кремния-приводит к тому, что вероятность дефектообразования уменьшается и обеспечивает повышения устойчивости приборов к воздействию горячих носителей. Активные области полевых транзисторов и электроды к ним изготовлены по стандартной технологии.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полевых транзисторы. Результаты обработки представлены в таблице.

Параметры полевых транзисторов, изготовленного по стандартной технологии Параметры полевых транзисторов изготовленного
по предлагаемой технологии № плотность дефектов, см^-2 токи утечки, 10¹²,А, плотность дефектов, см^-2 токи утечки, 10¹²,А, 1 8,3 7,6 0,5 0,6 2 9,6 8.5 0,4 0,5 3 7,9 8,7 0,45 0,7 4 9,4 8,2 0,6 0,2 5 8,8 7,9 0,55 0,9 6 7,2 8,1 0,42 0,6 7 9,1 8,4 0,38 0,7 8 8,9 7,5 0,46 0,6 9 7,7 9,8 0,53 0,5 10 8,4 9,6 0,44 0,6 11 7,6 8,4 0,42 0,4 12 9,2 7,3 0,39 0,3 13 8,6 9,2 0,45 0,6

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

Технический результат: снижение дефектности и повышения устойчивости к воздействию горячих носителей, 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 полевых транзисторов включающий формирование азотированного оксидного слоя, активных областей полевого транзистора и электродов к ним, отличающийся тем, что что формируют азотированный оксидный слой - оксинитрид кремния путем создания слоя пористого кремния толщиной 280-300 нм, пористостью 74% анодным окислением в электрохимической ячейке с 5 вес. % HF, плотностью тока 0,5 мА/см2, с последующим азотированием пластин при 1000°С в среде аммиака в течение 1 ч и окисления в парах воды при 850°С в течение 30 мин позволяет, повысить процент выхода годных приборов, и улучшит их надёжность.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления оксинитрида кремния, устойчивого к дефектообразованию и воздействию горячих носителей. Способ изготовления полевых транзисторов включает формирование азотированного оксидного слоя, активных областей полевого транзистора и электродов к ним, согласно изобретению формируют азотированный оксидный слой - оксинитрид кремния путем создания слоя пористого кремния толщиной 280-300 нм, пористостью 74% анодным окислением в электрохимической ячейке с 5 вес. % HF, плотностью тока 0,5 мА/см², с последующим азотированием пластин при 1000°С в среде аммиака в течение 1 ч и окисления в парах воды при 850°С в течение 30 мин. Изобретение обеспечивает снижение дефектности и повышение устойчивости к воздействию горячих носителей, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличения процента выхода годных. 1 табл.

Способ изготовления полевых транзисторов, включающий формирование азотированного оксидного слоя, активных областей полевого транзистора и электродов к ним, отличающийся тем, что формируют азотированный оксидный слой - оксинитрид кремния путем создания слоя пористого кремния толщиной 280-300 нм пористостью 74% анодным окислением в электрохимической ячейке с 5 вес. % HF, плотностью тока 0,5 мА/см², с последующим азотированием пластин при 1000°С в среде аммиака в течение 1 ч и окисления в парах воды при 850°С в течение 30 мин.