Способ изготовления полупроводникового прибора со слаболегированными стоками Российский патент 2024 года по МПК H01L21/265 

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 р⁺ областей истока-стока имплантацией ионов бора В⁺ с энергией 30 кэВ, концентрацией легирующей примеси (1-2)*10²⁰ см^-3 и слаболегированных р^- областей истока-стока имплантацией ионов бора В⁺ с энергией 10 кэВ, дозой 10¹³ см^-2, с последующим проведением быстрого термического отжига при температуре1050°С в течение 5 с, в атмосфере азота.

Технология способа состоит в следующем: формируют активные высоко легированные р⁺ области истока-стока с использованием слоев защитного Si0₂ и Si₃N₄ в качестве маски, имплантацией ионов бора В⁺ с энергией 30 кэВ, концентрацией легирующей примеси (1-2)*10²⁰ см^-3 ,а затем после удаления Si₃N₄ маски, имплантацией ионов бора В⁺ с энергией 10 кэВ, дозой 10¹³ см^-2, формируют слаболегированные р^- области истока-стока, расположенные между р⁺ областями истока и стока. Затем проводят быстрый термический отжиг, при температуре 1050°С в течение 5 с, в атмосфере азота. Слои Si0₂ и Si₃N₄ формировали по стандартной технологии. Создание слаболегированных р^- 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.

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 26,1%.

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 11 8,9 2,3 0,7 2 10,2 7,4 2,2 0,6 3 14 8.7 2,3 0,75 4 12 7,3 2,1 0,55 5 9,5 7,3 1,9 0,62 6 12 6,6 2,3 0,45 7 10 7,6 2,1 0,52 8 9,7 7,8 1,6 0,49 9 9,3 6,5 2,2 0,38 10 10,4 6,8 1,8 0,45 11 9,5 6,9 1,6 0,61 12 10,1 6.3 2,3 0,44 13 9,2 7,2 1,9 0,38

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 со слаболегированными стоками последовательным формированием высоко легированных р⁺ областей истока-стока имплантацией ионов бора В⁺ с энергией 30 кэВ, концентрацией легирующей примеси (1-2)*10²⁰ см^-3 и слаболегированных р^- областей истока-стока имплантацией ионов бора В⁺ с энергией 10 кэВ, дозой 10¹³ см^-2 с последующим проведением быстрого термического отжига, при температуре 1050°С в течение 5 с, в атмосфере азота, позволяет повысит процент выхода годных приборов и улучшит их надёжность.

Использование: для изготовления полупроводниковых приборов. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления полупроводникового прибора со слаболегированными стоками включает последовательное формирование высоколегированных р⁺-областей истока-стока имплантацией ионов бора В⁺ с энергией 30 кэВ с концентрацией легирующей примеси (1-2)⋅10²⁰ см^-3 и слаболегированных р^--областей истока-стока имплантацией ионов бора В⁺ с энергией 10 кэВ дозой 10¹³ см^-2 с последующим проведением быстрого термического отжига при температуре 1050°С в течение 5 с в атмосфере азота. Технический результат: обеспечение возможности повышения процента выхода годных приборов и повышения их надёжности. 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора со слаболегированными стоками, включающий процессы ионной имплантации, отличающийся тем, что последовательно формируют высоколегированные р+-области истока-стока путем имплантации ионов бора В+ с энергией 30 кэВ с концентрацией легирующей примеси (1-2)⋅10²⁰ см^-3 и слаболегированные р^--области истока-стока путем имплантации ионов бора В+ с энергией 10 кэВ дозой 10¹³ см^-2 с последующим проведением быстрого термического отжига при температуре 1050°С в течение 5 с в атмосфере азота.