Способ изготовления радиационно-стойкого полупроводникового прибора Российский патент 2025 года по МПК H01L23/552 

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления транзистора с низким значением плотности дефектов и повышенной радиационной стойкостью.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Патент 5093700 США, МКИ H01L 27/01] с многослойным затвором из поликремния, в которых 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 силана при давлении 53 Па и температуре 650°С. Слой оксида формируется при 1% кислорода и 99% аргона при температуре 800°С. Использование многослойных структур при изготовлении затвора прибора повышает дефектность структуры и ухудшает электрические параметры изделий.

Известен способ изготовления радиационно-стойкого полупроводникового прибора [Заявка 2667442 Франция, МКИ H01L 23/552]. На поверхности сильно легированной полупроводниковой подложки р+ или n+-типа проводимости наращивается слаболегированный активный слой толщиной 150 нм, который затем имплантируется ионами кислорода с целью формирования скрытого изолирующего слоя диоксида кремния толщиной 350 нм. Таким образом, активный слой располагается на поверхности изолирующего слоя. Использование сильно легированной полупроводниковой подложки обеспечивает сток генерируемых облучением зарядов, а также быстрой рекомбинации.

Недостатками способа являются:

- высокая плотность дефектов;

- высокие значения токов утечек;

- низкая технологичность.

Задача, решаемая изобретением: снижение значений плотности дефектов и повышение радиационной стойкости, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных приборов.

Задача решается путем введения в структуру металл-диэлектрик-полупроводник промежуточного слоя тугоплавкового металла вольфрама толщиной 300 нм высокочастотным распылением со скоростью 1 нм/с в атмосфере (Ar+N₂).

Технология способа состоит в следующем: на пластинах кремния р-типа проводимости ориентацией (100) с удельным сопротивлением 0,1-0,2 Ом*см с использованием стандартных технологических процессов, методов фотолитографии и травления формировали активные области полупроводникового прибора. После нанесения подзатворного окисла толщиной 30 нм в сухом кислороде при 950°С со скоростью роста 0,25 нм/мин, в атмосферном давлении, формировали слой многослойного резиста, состоящего из нижнего слоя толщиной 1 мкм, промежуточного слоя тугоплавкового металла вольфрама толщиной 300 нм высокочастотным распылением со скоростью 1 нм/с в атмосфере (Ar+N₂) и верхнего слоя из электронорезиста толщиной 300 нм. При использовании электронолитографии при формировании твердотельных элементов на основе МДП структур возникают положительный заряд и нейтральные ловушки в окисле кремния и ловушечные центры на границе раздела кремний-окисел. Применение многослойного резиста с промежуточным слоем из тугоплавкового металла снижает радиационные дефекты, возникающие при электронолитографии в полупроводниковых и диэлектрических материалах. Многослойный резист является эффективным средством уменьшения концентрации радиационно-стимулированных ловушек в окисле.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы 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 3,5 2,1 1,1 0,2 2 3,7 2,4 0,9 0,3 3 3,4 2,6 1,2 0,15 4 3,6 2,8 0,7 0,17 5 3,8 2,5 0,8 0,25 6 3,7 2,2 1,3 0,16 7 3,6 2,4 1,1 0,18 8 3,4 2,3 0,9 0,2 9 3,5 2,6 1,2 0,25 10 3,3 2,1 0,8 0,15 11 3,1 2,2 0,7 0,19 12 3,2 2,4 1,1 0,17 13 3,9 2,7 1,2 0,1

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых приборов на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 11,9%.

Технический результат: снижение плотности дефектов и повышение радиационной стойкости, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных приборов.

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

Предложенный способ изготовления радиационно-стойкого полупроводникового прибора путем введения в структуру металл-диэлектрик-полупроводник промежуточного слоя тугоплавкового металла вольфрама толщиной 300 нм высокочастотным распылением со скоростью 1 нм/с в атмосфере (Ar+N₂) позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.

Использование для изготовления транзистора с низким значением плотности дефектов и повышенной радиационной стойкостью. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления радиационно-стойкого полупроводникового прибора включает формирование активных областей, нанесение подзатворного окисла, при этом после нанесения подзатворного окисла формируют слой многослойного резиста, состоящий из нижнего слоя толщиной 1 мкм, промежуточного слоя тугоплавкового металла вольфрама толщиной 300 нм высокочастотным распылением со скоростью 1 нм/с в атмосфере (Ar+N₂) и верхнего слоя из электронорезиста толщиной 300 нм. Технический результат - обеспечение возможности снижения значений плотности дефектов, повышение радиационной стойкости, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных приборов. 1 табл.

Способ изготовления радиационно-стойкого полупроводникового прибора, включающий формирование активных областей, нанесение подзатворного окисла, отличающийся тем, что после нанесения подзатворного окисла формируют слой многослойного резиста, состоящий из нижнего слоя толщиной 1 мкм, промежуточного слоя тугоплавкового металла вольфрама толщиной 300 нм высокочастотным распылением со скоростью 1 нм/с в атмосфере (Ar+N₂) и верхнего слоя из электронорезиста толщиной 300 нм.