СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ С САМОСОВМЕЩЕННЫМ ЗАТВОРОМ Советский патент 1996 года по МПК H01L21/18 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении полевых транзисторов и интегральных схем ЗУ большой емкости на подложках арсенида галлия.

Целью изобретения является повышение однородности сопротивления областей истоков и стоков на границе с подложкой.

Однородность толщины маскирующего покрытия обеспечивается насыщающимся характером временной зависимости толщины низкотемпературного термического оксида арсенида галлия. При этом в области температур термического окисления, лежащих в диапазоне 400-600^оС, толщина оксида является хорошо управляемой величиной и величина ее находится в диапазоне 250-400 .

Стехиометрией поверхности арсенида галлия для грани (100) можно управлять в процессе термического отжига. Связано это с тем, что при температуре ниже температуры конгруэнтного испарения Т_с (660^оС) для плоскости (100) разложение поверхности арсенида галлия определяется испарением галлия, а при температурах выше температуры конгруэнтности испарения испарением мышьяка. В условиях дефицита галлия (температуры ниже Т_с) отжиг имплантированной примеси способствует заполнению вакансий галлия легирующим элементом группы (например, кремнием), что приводит к n-типу проводимости в легированных областях и увеличивает степень активации примеси, уменьшает возможность ее компенсации, все это уменьшает сопротивление областей истоков и стоков.

В условиях дефицита мышьяка (температура отжига выше Т_с) отжиг имплантированной примеси способствует заполнению вакансий мышьяка, что при легировании полупроводника примесью второй группы (например, магнием) приводит к проводимости р-типа, увеличивает степень активации примеси и уменьшает возможность ее компенсации, при этом также уменьшаются сопротивления областей истоков и стоков. Возможность управления стехиометрией позволяет снизить температуры вжиганий металлов омических контактов с 480-500 до 410-435^оС, что приводит к улучшению морфологии омических контактов областей истоков и стоков.

Все перечисленное позволяет уменьшить сопротивление областей истоков и стоков, за счет чего (а также благодаря существенно лучшей однородности толщины маскирующего покрытия) уменьшается дисперсия сопротивления областей истоков и стоков по плоскости подложки. Температурные режимы в предлагаемом способе выбраны из соображений минимизации удельного сопротивления ρ областей истока стока при удовлетворительной морфологии поверхности контакта при температурах меньше 410^оС (425^оС) ρ ≥ 1 Ом·мм (для n-типа областей) и ρ > 5 Ом·мм (для р-типа) при температурах > 430^оС (435^оС) ухудшается морфология поверхности омических контактов областей истока стока.

Неизвестно формирование защитных покрытий (сквозь которые осуществляется имплантация примеси) посредством низкотемпературного окисления подложки арсенида галлия, что позволяет судить о соответствии предложения критерию "существенные отличия".

П р и м е р. Поверхность пластины арсенида галлия маскируют, например, нанесением пленки двуокиси кремния, затем в областях будущего расположения истоков и стоков локально удаляют маскирующее покрытия, проводят процесс низкотемпературного окисления открытых областей истоков и стоков в атмосфере "сухого" кислорода при 530^о С в течение 30 мин, осуществляют имплантацию легирующей примеси сквозь маскирующее в виде указанного оксида покрытие, проводят отжиг имплантированной примеси в атмосфере водорода при 650^о С для легирующей примеси n-типа и 690^о С для примеси р-типа проводимости.

В процессе отжига параллельно с активацией примеси осуществляется сублимация маскирующих оксидов. По окончании отжига и активации примеси наносят материал омического контакта к областям истока и стока, например, система Ni-Au-Ge, и проводят вжигание контакта при температурах ≈410^оС.

Выбор режимов окисления определяется необходимой толщиной маскирующего покрытия и требуемой однородностью покрытия.

При дальнейшем увеличении температуры вжигания (Т_вж > 435^оС) регистрируется ухудшение морфологии омического контакта к сильнолегированным областям истока и стока.

Таким образом, достигнута существенно лучшая однородность уд.сопротивления областей истоков и стоков (вариация отклонения средней арифметической величины удельного сопротивления порядка 5%) и меньшая величина среднего удельного сопротивления ρ ≅ 0,1 Ом.мм для n-типа и ρ ≈ 3 Ом·мм для р-типа проводимости, что позволит использовать короткоканальные ПТШ, полученные с применением данного способа, при создании ЗУ большой емкости на подложке арсенида галлия.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении полевых транзисторов. Целью изобретения является повышение однородности сопротивления областей истоков и стоков на границе с подложкой. Формирование защитного покрытия на подложке осуществляют посредством низкотемпературного окисления. Однородность толщины покрытия обеспечивается насыщающим характером временной зависимости толщины низкотемпературного термического оксида арсенида галлия. Имплантацию примеси проводят через слой окисла.

Способ изготовления полевых транзисторов с самосовмещенным затвором, включающий формирование на подложке арсенида галлия затвора из ниобия или нитрида ниобия и маскирующего покрытия на затворе из ниобия или нитрида ниобия и маскирующего покрытия на затворе и под изготовление областей истока и стока, термическую обработку арсенида галлия для формирования межэлектродных зазоров, последующее формирование областей стока и истока методом ионной имплантации и отжиг в атмосфере водорода, формирование омических контактов, отличающийся тем, что, с целью повышения однородности сопротивления областей истоков и стоков на границе с подложкой, термическую обработку арсенида галлия проводят при 400 600^oС в течение 5 90 мин, а отжиг в атмосфере водорода проводят при 640 660^oС для областей n-типа проводимости и 670 - 690^oС для областей p-типа проводимости.