Способ изготовления полупроводникового прибора Российский патент 2025 года по МПК H01L21/283 H01L21/3205 H01L21/768 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления силицида титана с пониженным значением контактного сопротивления.

Известен способ изготовления силицида [Пат. 5326724 США, МКИ H01L 21/293], покрытого слоем окисла путем формирования топологических рисунков на основе многослойных структур, включающих слой титана Тi или TiSi и окисла. Между слоями металла и окисла располагают слой нитрида титана TiN толщиной 80-100 нм, который наносят реактивным распылением, добавляя N₂ в реактор, после того как толщина слоя TiN дает возможность упростить техпроцесс формирования топологического рисунка. В таких приборах из-за нетехнологичности формирования окисла затвора образуется большое количество дефектов, которые ухудшают электрические параметры приборов.

Известен способ изготовления слоев силицида [Пат. 5043300 США, МКИ H01L 21/283] на пластине кремния. Способ включает технологию плазменной очистки пластин кремния, напыление в вакууме слоя титана в атмосфере, не содержащий кислорода, отжиг в среде азота N₂ при температуре 500-695°С с формированием слоев силицида титана и нитрида, последующий повторный отжиг при температуре 800-900°С с образованием стабильной фазы силицида титана.

Недостатками этого способа являются:

высокие значения контактного сопротивления;

высокая дефектность;

низкая технологичность.

Задача, решаемая изобретением: снижение контактного сопротивления, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Задача решается формированием силицида титана TiSi₂ путем нанесения слоев Ti и аморфного кремния a-Si методом магнетронного распыления на постоянном токе, со скоростью осаждения Ti и a-Si 14 и 9 нм/мин соответственно, при давлении остаточных газов 1*10^-5 Па, давление Аr при осаждении - 0,3 Па с последующим двухстадийным быстрым отжигом: 1-я стадия при температуре 700°С в течение 15 с в атмосфере N₂, 2-я стадия при температуре 875°С в течение 10 с в атмосфере N₂.

Технология способа состоит в следующем: на пластинах кремния с ориентацией (100), удельным сопротивлением 10 Ом*см был выращен слой окисла толщиной 0,3 мкм, в котором были вытравлены контактные окна. Затем наносили слои Ti и аморфного кремния a-Si методом магнетронного распыления на постоянном токе, со скоростью осаждения Ti и a-Si 14 и 9 нм/мин, соответственно, при давлении остаточных газов 1*10^-5 Па, давление Аr при осаждении - 0,3 Па с последующим двухстадийным быстрым отжигом: 1-я стадия при температуре 700°С в течение 15 с, в атмосфере N₂ происходит образование силицида благодаря взаимодействию Ti со слоем аморфного кремния a-Si, 2-я стадия при температуре 875°С в течение 10 с, в атмосфере N₂ высокоомная фаза силицида трансформируется в низкоомную. Перед загрузкой в вакуумную камеру проводилось освежение пластин в 1% растворе HF в течение 1 мин. Активные области полевого транзистора и электроды к ним формировали по стандартной технологии.

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 18,7%.

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

Таблица

Параметры полупроводникового прибора, изготовленного по стандартной технологии Параметры полупроводникового прибора, изготовленного по предлагаемой технологии № плотность дефектов, см^-2 контактное сопротивление, Ом/□ плотность дефектов, см^-2 контактное сопротивление, Ом/□ 1 6,8 3,3 1,9 0,6 2 6,1 3,5 1,7 0,5 3 5,8 3,1 1,4 0,75 4 5,9 3,7 1,7 0,7 5 6,3 3,5 1,8 0,65 6 5,7 3,2 1,5 0,6 7 5,6 3,4 1,4 0,8 8 5,4 3,3 1,6 0,7 9 6,5 3,5 1,3 0,8 10 5,8 3,6 1,1 0,55 11 6,5 3,7 1,7 0,65 12 6,2 3,4 1,8 0,6 13 5,8 3,5 1,4 0,5

Технический результат: снижение контактного сопротивления, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора с формированием силицида титана TiSi₂ путем нанесения слоев Ti и аморфного кремния a-Si методом магнетронного распыления на постоянном токе, со скоростью осаждения Ti и a-Si 14 и 9 нм/мин соответственно, при давлении остаточных газов – 1*10^-5 Па, давление Аr при осаждении - 0,3 Па с последующим двухстадийным быстрым отжигом: 1-я стадия при температуре 700°С в течение 15 с в атмосфере N₂, 2-я стадия при температуре 875°С в течение 10 с в атмосфере N₂ позволяет повысит процент выхода годных приборов и улучшит их надёжность.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления силицида титана с пониженным значением контактного сопротивления. Технология способа состоит в следующем: на пластинах кремния с ориентацией (100), удельным сопротивлением 10 Ом*см был выращен слой окисла толщиной 0,3 мкм, в котором были вытравлены контактные окна. Затем наносили слои Ti и аморфного кремния a-Si методом магнетронного распыления на постоянном токе, со скоростью осаждения Ti и a-Si 14 и 9 нм/мин соответственно, при давлении остаточных газов 1*10^-5 Па, давление Аr при осаждении - 0,3 Па с последующим двухстадийным быстрым отжигом: 1-я стадия при температуре 700°С в течение 15 с, в атмосфере N₂ происходит образование силицида благодаря взаимодействию Ti со слоем аморфного кремния a-Si, 2-я стадия при температуре 875°С в течение 10 с, в атмосфере N₂ высокоомная фаза силицида трансформируется в низкоомную. Перед загрузкой в вакуумную камеру проводилось освежение пластин в 1% растворе HF в течение 1 мин. Активные области полевого транзистора и электроды к ним формировали по стандартной технологии. Изобретение обеспечивает снижение контактного сопротивления, технологичность, улучшение параметров приборов, повышение качества. 1 табл.

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий процессы формирования активных областей полевого транзистора и электродов к ним, подзатворного диэлектрика и силицида титана, отличающийся тем, что на подложках кремния с ориентацией (100), с удельным сопротивлением 10 Ом*см формируют силицид титана путем нанесения слоев Ti и аморфного кремния a-Si методом магнетронного распыления на постоянном токе, со скоростью осаждения Ti и a-Si 14 и 9 нм/мин соответственно, при давлении остаточных газов - 1*10^-5 Па, давление Аr при осаждении - 0,3 Па с последующим двухстадийным быстрым отжигом: 1-я стадия при температуре 700°С в течение 15 с в атмосфере азота N₂, 2-я стадия при температуре 875°С в течение 10 с в атмосфере азота N₂.