Способ изготовления датчиков водорода на МОП-транзисторах Советский патент 1992 года по МПК H01L21/336 

Изобретениеотносится «области измерительной техники и может быть использовано При изготовлении малогабаритных полупроводниковых датчиков водорода, основанных на МОП-транзисторах с паллади- евым затвором.

Известен способ изготовления датчика водорода, включающий формирование ин- тегрального n-канального МОП-транзистора с палладиевым затвором, создаваемым методами напыления и взрывной фотолитографии с применением фоторезистивной маски.

Недостатком способа является значительное снижение выхода годных в МОП- структуре за счет загрязнений, остающихся от формирования фоторезистивной маски.

Применение прямой фотолитографии при формировании палладиевого затвора из напыленной пленки палладия на предварительно сформированные алюминиевые контактные площадки и шины металлизации не реализуется из-за отсутствия избирательных травителей к алюминию и палладию. Использование низкотемпературной защитной пленки из SiOa над алюминием для предотвращения воздействия на него травителя для палладия, требует вскрытия окна в защитной пленке в области затвора до подзатворного окисла, что приводит к воздействию травителя на подзатворный окисел и, следовательно, к невоспроизводимое™ электрических характеристик МОП.- транзисторов.

Известен способ изготовления датчика водорода, включающий формирование МОП-элемента с алюминиевыми контактными площадками и металлизацией и паллэди- евым затвором, напыляемым через маски.

Недостатком способа является то, что напыление через механические маски, например магнитные, приводит к загрязнениям МОП-транзисторов и к механическим нарушениям предварительно сформированных алюминиевых шин металлизации, что

(Л

с

J

со

сл

1

снижает выход годных при изготовлении датчиков.

Цель изобретения - повышение выхода годных изделий при изготовлении.

Согласно изобретению в способе изготовления датчиков водорода на МОП-транзисторах, включающим формирование в пластине кремния р-типа проводимости локальным легированием примесью областей стока и истока n-типа проводимости, нанесение подзатворного слоя двуокиси кремния, создание затвора и з гГалл адия и контактных площадок и шин металлизации к истоку, стоку и затвору из алюминия, разделение пластины на отдельные датчики, при создании контактных площадок и шин металлизации формируют временной затвор из алюминия, наносят низкотемпературную защитную пленку двуокиси кремния, формируют маску из фоторезиста с окном, соответствующим конфигурации временного затвора, травят в окне последовательно защитную пленку и алюминий, удаляют фоторезист, фотолитографией вскрывают окно в защитной пленке над участком металлизации к затвору, напыляют пленку палладия, фотолитографией формируют область затвора с перекрытием окна в защитной пленке над участком шины металлизации к затвору и фотолитографией вскрывают окна в Защитной пленке над контактными площадками.

На фиг. 1 изображен датчик водорода на МОП-транзисторе, представляющий собой кремниевый кристалл 1 р-типа проводимости, на котором сформированы области 2 истока и стока n-типа проводимости, область 3 с подзатворным диэлектриком, шм- ны 4 металлизации из алю миния, контактные площадки 5 из алюминия, окна б в окисле под контакт AI к Si, участок 7 шины алюминиевой металлизации, перекрытой палладием, окно 8 в защитной пленке на данном участке, палладиевый затвор 9, перекрывающий окно 8, и окна 10 в защитной пленке на контактных площадках.

На фиг. 2 и 3 показаны сучения А-А и Б-Б датчика после формирования областей 2 истока и стока, подзатворного окисла 11 и алюминиевых шин А металлизации и затвора 12 из алюминия; на фиг.4 и 5 - то же,. после нанесения защитной пленки 13; на фиг. б-и 7 -то же, после создания фоторези- стивной маски 14 с окном 15, соответствующим конфигурации затвора; на фиг. 8 - то же. после травления в окне 15 защитной пленки; на фиг. 9 - то же, после травления в окне 15 алюминия и удаления фоторезиста; на фиг. 10 - то же, после вскрытия в защитной пленке окна 8 над участком шины металлизации к затвору; на фиг. 11 и 12 изображены сечения А-А и Б-Б после напыления палладия и формирования затвора 9, в том числе перекрывающего окна 8.

На кремниевой пластине ориентации

(100) марки КДБ-4 после создания маскирующего слоя SI02. вскрытия в нем окон под исток и сток, формирования диффузией фосфора областей n-типа, стравливания маски0 рующего окисла из подзатворной области между стоком и истоком, окисления для подзатворного диэлектрика, вскрытия окон под контакт с металлизацией в областях истока и стока, напыления алюминия, фотолитогра5 фии по алюминию для формирования шин металлизации, контактных площадок и затвора проводят нанесение при температуре 350...450°С пленку SI02 толщиной 0.2...0,6 мкм пиролизом моносилана в среде кисло0 рода. Фотолитографией создают маску из фоторезиста над подзатворной областью и при ее защите травят в растворе плавиковой кислоты пленку SiOa. затем при использовании той же маски из фоторезиста травят над

5 подзатворной областью алюминий в трави- теле из смеси 70 мл НзРОч + 1,5 мл СНзСО- ОН + 5мл Н20.

Алюминий предотвращал травление подзатворного окисла при вскрытии травле0 нием окна в защитной пленке. После удаления фоторезиста проводят фотолитографию для вскрытия окна в защитной пленке под контакт палладия с алюминием, напыляют методом электронно-лучевого распыления

5 палладий толщиной 0,05 ... 0,3 мкм и фотолитографией формируют затвор из палладия, используя в качестве травителя раствор состава HNOs+ HCI в соотношении 1 : 3. В завершение фотолитографией форми0 руют в защитной пленке окна на контактных площадках.

Формула изобретения Способ изготовления датчиков водорода на МОП-транзисторах, включающий фор5 мирование в пластине кремния р-типа проводимости локальным легированием примесью областей стока и истока п-типа проводимости, нанесение подзатворного слоя двуокиси кремния, создание затвора

0 из палладия и контактных площадок и шин металлизации к истоку, стоку и затвору из алюминия, разделение пластины на отдельные датчики, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годных, при со5 здании Контактных площадок и шин металлизации формируют временный затвор из алюминия, наносят низкотемпературную защитную пленку двуокиси кремния, формируют маску из фоторезиста с окном, соответствующим конфигурации временного

затвора, травят в окне последовательно защитную пленку и алюминий, удаляют фоторезист, фотолитографией вскрывают окно в защитной пленке над участком металлизации к затвору, напыляют пленку палладия, фотолитографией формируют область затвора с перекрытием окна в защитной пленке над участком шины металлизации к затвору и фотолитографией вскрывают окна в защитной пленке над контактными площадками.

Использование: в измерительной технике, в частности при изготовлении малогабаритных полупроводниковых датчиков водорода. Сущность: изобретение позволяет повысить выход годных при изготовлении датчиков за счет формирования над областью затвора транзистора временной алюминиевой защиты, нанесения низкотемпературной пленки SlOa, предотвращающей воздействие травителя для палладия на алюминий, вскрытия окна под затвор в данной пленке сначала до алюминия, а затем до подзатворного диэлектрика, вскрытия окна в защитной пленке в области контакта палладия с алюминием и формирования палладиевого затвора прямой фотолитографией. 12 ил.

1 1

4 я

А-А

миц

;ПJ l/7V J

7 Р

/

V/

фи&Ј

Фиг4

Фиг.1.

6-В

К

}

Y/y//////l

Р

Фиг.З

V

Фиг.5

#ff

фиг.6

фиг.8

KZtfffify

Фиг. 10

f4

X.

ZZZ- V/Vs/Sl -J

Фиг. 7

Фиг. ft