Способ изготовления полупроводникового прибора Российский патент 2025 года по МПК H01L21/24 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления затворного оксида полевого транзистора с пониженными токами утечки и снижения влияния инжекции горячих носителей.

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-х слойная система затворных спейсеров SiO₂/Si₃N₄SiO₂. 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 котором слои поликремния разделяются слоями кремния толщиной 0,1-0,5 нм, используются 3 слоя поликремния и 2 слоя оксида кремния. Осаждение поликремния осуществляется с использованием SiN₄ при давлении 53 Па и температуре 650°С. Слой оксида формируется при 1% О₂ и 99% аргона при температуре 800°С.

Недостатками этого способа являются: повышенные значения токов утечек; высокая дефектность; низкая технологичность.

Задача, решаемая изобретением: снижение токов утечки и влияния инжекции горячих носителей, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных приборов.

Задача решается путем выращивания термического слоя оксида SiO₂ толщиной 10 нм окислением в сухом кислороде О₂ при температуре 850°С и атмосферном давлении в течение 50 мин, проведения процесса азотирования 10-нанометрового термического оксидного слоя SiO₂ в среде аммиака NH₃ в течение 60 мин при температуре 850°С и давлении 0,1 атм и последующего реоксидирования азотированного оксида в сухом О₂ при атмосферном давлении, температуре 850°С в течение 180 мин.

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

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 19,9%.

Технический результат: снижение токов утечки и влияния инжекции горячих носителей, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных приборов.

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем выращивания термического слоя оксида SiO₂ толщиной 10 нм окислением в сухом кислороде О₂ при температуре 850°С и атмосферном давлении в течение 50 мин, проведения процесса азотирования 10-нанометрового термического оксидного слоя SiO₂ в среде аммиака NH₃ в течение 60 мин при температуре 850°С и давлении 0,1 атм и последующего реоксидирования азотированного оксида в сухом О₂ при атмосферном давлении, температуре 850°С в течение 180 мин, позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.

Использование: изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления затворного оксида полевого транзистора с пониженными токами утечки и снижения влияния инжекции горячих носителей. Сущность: технология способа состоит в следующем: на пластинах кремния р-типа проводимости создавали активные области «-канального полевого транзистора по стандартной технологии, выращивался слой термического оксида SiO₂ толщиной 10 нм окислением в сухом кислороде О₂ при температуре 850°С и атмосферном давлении в течение 50 мин. Затем проводили процесс азотирования 10-нанометрового термического оксидного слоя SiO₂ в среде аммиака NH₃ в течение 60 мин при температуре 850°С и давлении 0,1 атм и последующее реоксидирование азотированного оксида в сухом О₂ при атмосферном давлении, температуре 850°С в течение 180 мин. Области полевого транзистора и контакты к этим областям формировали по стандартной технологии. Технический результат: реоксидирование обеспечивает удаление электронных ловушек и подавление образования состояний на границе раздела Si/SiO₂ и, соответственно, снижение токов утечки и влияния инжекции горячих носителей. 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий процессы формирования областей стока, истока, затвора и контактов к этим областям, подзатворного диэлектрика, отличающийся тем, что подзатворный диэлектрик формируют путем выращивания термического слоя оксида SiO₂ толщиной 10 нм окислением в сухом кислороде О₂ при температуре 850°С и атмосферном давлении в течение 50 мин, проведения процесса азотирования 10-нанометрового термического оксидного слоя SiO₂ в среде аммиака NH₃ в течение 60 мин при температуре 850°С и давлении 0,1 атм и последующего реоксидирования азотированного оксида в сухом О₂ при атмосферном давлении и температуре 850°С в течение 180 мин.