Способ изготовления полупроводникового прибора Российский патент 2024 года по МПК H01L27/01 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления затворного оксида полевого транзистора с низкими токами утечки и пониженным влиянием горячих электронов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Патент 5153145 США, МКИ H01L 21/24] путем формирования термического слоя оксида SiO₂, нитрида кремния Si₃N₄ и слоя оксида SiO₂ поверх поликремниевого затвора. Анизотропным травлением формируется 3-слойная система затворных спейсеров SiO₂/Si₃N₄/SiO₂. Далее ионной имплантацией создаются области истока/стока, на поверхности которых формируются силицидные контактные участки. В таких приборах при повышенных температурных режимах из-за различия коэффициентов линейного расширения диэлектриков повышается дефектность структуры и ухудшаются электрические параметры приборов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Патент 5093700 США, МКИ H01L 27/01] с многослойным поликремниевым затвором, в которой слои поликремния разделяются слоями кремния толщиной 0,1-0,5 нм, используются 3 слоя поликремния и 2 слоя оксида кремния. Осаждение поликремния осуществляется при давлении 53 Па и температуре 650°С. Слой оксида формируется при 1% O₂ и 99% аргона при температуре 800°С.

Недостатками этого способа являются:

- повышенные значения токов утечек;

- высокая дефектность;

- низкая технологичность.

Задача, решаемая изобретением: снижение токов утечек и влияние горячих электронов, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Задача решается путем формирования под затвором 10 нм слоя термического оксида SiO₂ в сухом кислороде O₂ при температуре 850°С, со скоростью роста 0,2 нм/мин, в атмосферном давлении в течение 50 мин с последующим азотированием термического оксидного слоя SiO₂ при температуре 850°С в среде аммиака NH₃ при давлении 1*10⁴ Па, в течение 60 мин и реоксидирование азотированного оксида в сухом O₂ при атмосферном давлении в течение 180 мин при температуре 850°С.

Технология способа состоит в следующем: на пластинах кремния n -типа проводимости с удельным сопротивлением 4,5 Ом*см, выращивался слой термического слоя оксида SiO₂ 10 нм со скоростью роста 0,2 нм/мин окислением в сухом кислороде при температуре 850°С и атмосферном давлении в течение 50 мин. Азотирование 10 нм термического оксидного слоя SiO₂ проводилась при температуре 850°С в среде аммиака NH₃ при давлении 1*10⁴ Па, в течение 60 мин, а последующее реоксидирование азотированного оксида проводили в сухом O₂ при атмосферном давлении в течение 180 мин при температуре 850°С. Области полевого транзистора и контакты к этим областям формировали по стандартной технологии. Выбор условий реоксидирования обусловлен необходимостью удаления электронных ловушек и подавления образования состояний на границе раздела.

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

Таблица

Параметры полупроводникового прибора, изготовленного по стандартной технологии Параметры полупроводникового прибора, изготовленного по предлагаемой технологии № плотность дефектов, см^-2 Ток утечки, Iут*10¹², А плотность дефектов, см^-2 Ток утечки, Iут*10¹², А 1 4,7 3,2 1,8 1,1 2 5,2 3,3 1,9 1,2 3 5,1 3,6 1,6 1,5 4 4,3 3,5 1,7 1,3 5 5,2 3,5 1,3 1,6 6 4,5 3,9 1,9 1,1 7 4,4 3,8 1,8 0,8 8 3,9 3,1 1,5 1,2 9 4,2 3,6 1,1 1,3 10 4,6 3,5 1,2 1,5 11 5,3 3,1 1,4 1,6 12 3,9 3,7 1,3 1,4 13 4,5 3,2 1,1 1,2

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 21,3%.

Технический результат: снижение токов утечек и влияние горячих электронов, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличения процента выхода годных.

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем формирования под затвором 10 нм слоя термического оксида SiO₂ в сухом кислороде O₂ при температуре 850°С, со скоростью роста 0,2 нм/мин, в атмосферном давлении в течение 50 мин с последующим азотированием термического оксидного слоя SiO₂ при температуре 850°С в среде аммиака NH₃ при давлении 1*10⁴ Па, в течение 60 мин и реоксидирование азотированного оксида в сухом O₂ при атмосферном давлении в течение 180 мин при температуре 850°С, позволяет повысит процент выхода годных приборов и улучшит их надежность.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления затворного оксида полевого транзистора с низкими токами утечки и пониженным влиянием горячих электронов. Технология способа состоит в следующем: на пластинах кремния n-типа проводимости с удельным сопротивлением 4,5 Ом*см выращивался слой термического слоя оксида SiO₂ 10 нм со скоростью роста 0,2 нм/мин, окислением в сухом кислороде при температуре 850°С и атмосферном давлении в течение 50 мин. Азотирование 10 нм термического оксидного слоя SiO₂ проводилось при температуре 850°С в среде аммиака NH₃, при давлении 1*10⁴ Па в течение 60 мин, а последующее реоксидирование азотированного оксида проводили в сухом O₂ при атмосферном давлении в течение 180 мин при температуре 850°С. Области полевого транзистора и контакты к этим областям формировали по стандартной технологии. Выбор условий реоксидирования обусловлен необходимостью удаления электронных ловушек и подавления образования состояний на границе раздела. Технический результат: снижение токов утечек и влияние горячих электронов, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличения процента выхода годных. 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий процессы формирования областей стока, истока, затвора и подзатворного диэлектрика, отличающийся тем, что подзатворный диэлектрик создают путем формирования под затвором 10 нм слоя термического оксида SiO₂ в сухом кислороде O₂ при температуре 850°С, со скоростью роста 0,2 нм/мин, в атмосферном давлении в течение 50 мин с последующим азотированием термического оксидного слоя SiO₂ при температуре 850°С в среде аммиака NH₃, при давлении 1*10⁴ Па в течение 60 мин и реоксидированием азотированного оксида в сухом O₂ при атмосферном давлении в течение 180 мин при температуре 850°С.