СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МДП-ТРАНЗИСТОРОВ Советский патент 1996 года по МПК H01L21/205 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов, в частности МДП-транзисторов на подложке из арсенида галлия.

Целью изобретения является повышение крутизны транзисторов.

Усилительные и частотные свойства МДП-транзисторов определяются главным образом энергетическими и кинематическими параметрами ловушек в приграничной области гетероконтакта полупроводник диэлектрик и в объеме слоя диэлектрика. Указанные параметры, в свою очередь, определяются как материалом компонентов гетеропары, так и условиями формирования слоя подзатворного диэлектрика. Экспериментально установлено, что в случае осаждения на поверхность подложки из арсенида галлия n-типа проводимости слоя сульфида цинка, полученного разложением диэтилдитиокарбамата (ДЭДТК) цинка, при определенных значениях температур подложки и испарителя с ДЭДТК формируется гетерограница, характеризуемая плотностью N_ss состояний (3-5) х 10¹¹ ЭВ-1/см^-2. Достижение указанного значения N_ss, приемлемого для создания МДП-приборов, обусловлено хорошим встраиванием атомов цинка и серы в решетку арсенида галлия, сопровождающимся "залечиванием" дефектов в приповерхностной области GaAs, что обеспечивается благоприятным соотношением полных радиусов атомов Zn и Ga, с одной стороны, и SuAs, с другой, и подтверждается высокой растворимостью серы и цинка в матрице арсенида галлия. Связывание As атомами цинка и серы приводит к насыщению свободных валентностей и, как следствие, к уменьшению N_ss и стабилизации свойств поверхности.

Таким, образом, получение в системе ZnS-n-AsGa гетероконтакта с низкой плотностью пограничных состояний (менее 10¹² см^-2) позволяет создать на его основе МДП-транзисторы с повышенной крутизной и пониженной длинновременной релаксацией тока стока.

Экспериментально установлено, что положительный эффект достигается в ограниченном интервале температур подложки (Т_п) и испарителя (Т_и) ДЭДТК цинка при формировании пленки сульфида цинка.

При Т_п < 290^оС граница раздела полупроводник диэлектрик характеризуется высоким значением N_ss, что не позволяет изготовить МДП-прибор с требуемыми параметрами транзисторов.

При Т_п > 350^оС повышение уровня вторичных реакций распада продуктов распада ДЭДТК цинка приводит к загрязнению слоя диэлектрика углеродистыми остатками. В результате наблюдается рост активной компоненты тока утечки и, как следствие, падение крутизны управляющей ВАХ транзистора.

Аналогичная ситуация имеет место при температуре испарителя более 250^оС, когда наблюдается частичное разложение ДЭДТК цинка в испарителе, что приводит к изменению состава паровой фазы. Адсорбция продуктов распада на поверхность растущего слоя приводит к его загрязнению и появлению дополнительных центров, перезарядка которых снижает крутизну управляющей ВАХ транзистора и увеличивает длинновременную релаксацию тока стока прибора.

При Т_и < 200^оС давление пара ДЭДТК цинка в приповерхностной кристаллизации области подложки мало, что нарушает условия кристаллизации пленок и способствует переадсорбции продуктов распада, вызывая описанные последствия, затрудняющие достижение поставленной цели.

П р и м е р. Для изготовления транзистора по данному способу использованы стандартные эпитаксиальные структуры арсенида галлия марки "САГИС 6Н".

Способ изготовления МДП-транзистора включает следующие операции: формирование областей истока и стока (Au-Ge-Ni, вжигание;
формирование контактных площадок к областям истока, стока и затвора (200 Cr 0,6 мкм Au);
обработка пластин в 5%-ном водном растворе соляной кислоты при комнатной температуре;
осаждение слоя сульфида цинка разложением ДЭДТК цинка (см. таблицу);
прямая фотолитография по ZnS;
формирование электрода затвора (V Au) и металла разводки;
скрайбирование и разводка в корпусе.

Результаты измерений для различных режимов формирования слоя сульфида цинка приведены в таблице.

Для транзисторов, изготовленных по данному способу, длинновременная релаксация тока стока и частотная дисперсия крутизны наблюдается в интервале частот 10-12² Гц и не превышает 10% В области частот 10³-10⁹Гц изменения основных параметров транзистора с изменением частоты не наблюдается. Полоса рабочих частот прибора не менее 10⁹ Гц, времена переключения ≈ 5х10^-10 с.

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов, в частности МДП - транзисторов на подложке арсенида галлия. Целью является повышение крутизны транзисторов. Цель достигается тем, что на подложку арсенида галлия, содержащую области стока и истока, осаждают диэлектрик методом пиролиза. В качестве газовой смеси используют диэтилдитиокарбамат цинка. 1 табл.

Способ изготовления МДП-транзисторов, включающий формирование на подложке арсенида галлия n-типа проводимости областей истока и стока, осаждение слоя диэлектрика методом пиролиза, формирование электрода затвора, отличающийся тем, что, с целью повышения крутизны транзисторов, слой диэлектрика осаждают пиролитическим разложением диэтилдитиокарбамата цинка при температуре подложки 290 350^oС и температуре испарителя диэтилдитиокарбамата 200
250^oС.