СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОМИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ Советский патент 1996 года по МПК H01L21/28 

Изобретение относится к способам формирования омических контактов к полупроводнику и может найти широкое применение в микроэлектронике, например при производстве интегральных микросхем. В настоящее время существует потребность в формировании омических контактов между алюминиевым электродом и мелкозалегающей на поверхности кремния диффузионной областью малой площади при создании быстродействующих интегральных схем.

Цель изобретения упрощение процесса формирования омического контакта металл-полупроводник и снижение величины контактного сопротивления.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе формирования омических контактов с мелкозалегающей контактной областью в полупроводнике, включающем нанесение металлической пленки, проводят перед нанесением металлической пленки очистку поверхности полупроводника плазмой тлеющего разряда на постоянном токе в инертной среде при плотности тока разряда плазмы от 0,08 до 0,12 мА/см² в течение 2-6 мин, а после нанесения металлической пленки на полупроводник ее облучают плазмой тлеющего разряда в инертной среде при тех же режимах.

В предлагаемом способе радиационно-стимулированная диффузия (РСД) алюминия в кремний осуществляется облучением плазмой тлеющего разряда в аргоне при плотности тока разряда плазмы i 0,08 0,12 мА/см² в течение времени 2 6 мин.

В предлагаемом способе, в отличие от известного способа, применена очистка поверхности кремния плазмой тлеющего разряда в течение времени 2 6 мин при плотности тока разряда плазмы от 0,08 до 0,12 мА/см². В предлагаемом способе очистка плазмой тлеющего разряда проводится не только для удаления загрязнений с поверхности кремния, но и для накопления избыточной по отношению к термически равновесной концентрации вакансий в приповерхностном слое кремния, необходимой для проведения РСД и обеспечивающей снижение сопротивления контакта. РСД алюминия в кремний и очистка поверхности кремния перед нанесением алюминия в предлагаемом способе проводятся в плазме тлеющего разряда на постоянном токе в инертной среде, при этом образцы кремниевой подложки с алюминием и без располагаются на катоде газоразрядного устройства. Инертная среда, в частности аргон, выбрана, чтобы не окислялись алюминий и кремний.

На фиг. 1 представлены экспериментальные зависимости глубины х диффузионного слоя алюминия в кремний от времени облучения плазмой тлеющего разряда в аргоне при различных плотностях тока разряда плазмы. Кривая 1 I 0,12 мА/см². Кривая 2 I= 0,08 мА/см². Кремниевая подложка типа КЭВ-4,5.

На фиг. 2 представлены экспериментальные зависимости удельного переходного сопротивления контакта Rк алюминий кремний от плотности тока разряда плазмы при различных временах облучения плазмой. Кривая 1 t=2 мин. Кривая 2 t=4 мин. Кривая 3 t=6 мин. Кремниевая подложка типа КЭФ-4,5.

На фиг.3 представлены структуры омических контактов к диффузионной мелкозалегающей области 1 в кремнии по способу-прототипу (а) и предлагаемому способу (б). Площадь контакта S=9•10^-8 см².

Примеры формирования омических контактов к кремнию методом РСД.

П р и м е р 1. Берут кремниевую пластину, например, типа КЭФ-4,5 с открытыми окнами в двуокиси кремния под омический контакт с мелкозалегающему диффузионному слою n₊, помещают ее на катоде устройства плазмы тлеющего разряда и при плотности тока разряда плазмы 0,08 мА/см² в течение 2 мин проводят очистку поверхности кремния в открытых окнах, затем наносят пленку алюминия толщиной 0,3 0,5 мкм методом магнетронного распыления либо термическим испарением в вакууме. После осуществления фотолитографии по алюминию, снова располагают подложку кремния на катоде газоразрядного устройства и осуществляют РСД алюминия в кремний в плазме тлеющего разряда в течение 2 мин при плотности тока разряда плазмы 0,08 мА/см². Измеренное четырехзондовым методом удельное контактное сопротивление равняется 3,2• 10^-6 Ом• см², а глубина контактного диффузионного слоя Al в Si при этом равняется 10 нм. Площадь контакта 9•10^-8 cм².

П р и м е р 2. Берут кремниевую пластину типа КЭВ-4,5 c открытыми окнами в SiO₂ под омические контакты к мелкозалегающим диффузионным слоям n₊-типа, помещают ее на катоде газоразрядного устройства плазмы тлеющего разряда и при плотности тока разряда плазмы 0,12 мА/см² в течение 6 мин проводят очистку поверхности Si в открытых окнах, затем наносят пленку алюминия толщиной 0,3 0,5 мкм методом магнетронного распыления либо термическим испарением в вакууме.

После осуществления фотолитографии по алюминию снова располагают подложку Si на катоде газоразрядного устройства и осуществляют РСД Al в Si в плазме тлеющего разряда в течение 6 мин при плотности тока разряда плазмы 0,12 мА/см². Измеренное четырехзондовым методом удельное контактное сопротивление равняется 2•10^-6 Ом•см², а глубина контактного диффузионного слоя Al в Si при этом равняется 40 нм. Площадь контакта 9•10^-8 cм².

Анализ данных таблицы позволяет заключить, что в заявленном способе изготавливаемые омические контакты превосходят известные к мелкозалегающим диффузионным областям, обеспечивая при одинаковой площади контакта снижение величины контактного сопротивления, значительное снижение температуры диффузии алюминия в кремнии, значительное снижение длительности процесса.

Таким образом, предлагаемый способ формирования омических контактов к полупроводниковым подложкам позволяет существенно интенсифицировать процесс диффузии, снизить число технологических операций, требуемых для создания омических контактов к мелкозалегающим диффузионным областям в полупроводнике, и тем самым существенно упростить процесс их изготовления, при этом снижается и величина контактного сопротивления.

Предложенный способ применим в производственных условиях и не требует дополнительных затрат на оборудование и материалы. Качество и воспроизводимость параметров омических контактов к полупроводнику за счет устранения длительной термообработки улучшаются. ТТТ1 ЫЫЫ2

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при создании быстродействующих интегральных схем. Сущность изобретения: способ включает нанесение металлической пленки на полупроводник, перед которым проводят очистку поверхности полупроводника плазмой тлеющего разряда при плотности тока разряда плазмы 0,08 - 0,12 мА/см² в течение 2 - 6 мин, а после нанесения пленку облучают плазмой тлеющего разряда на постоянном токе в инертной среде при тех же режимах. 1 табл., 3 ил.

Способ формирования омических контактов с мелкозалегающей контактной областью в полупроводнике, включающий нанесение металлической пленки на полупроводник, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса формирования омических контактов и снижения величины контактного сопротивления, перед нанесением металлической пленки проводят очистку поверхности полупроводника плазмой тлеющего разряда на постоянном токе в инертной среде при плотности тока разряда плазм 0,08 0, 12 мА/см² в течение 2 6 мин, а после нанесения металлической пленки ее облучают плазмой тлеющего разряда на постоянном токе в инертной среде при тех же режимах.