СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ Советский патент 1994 года по МПК H01L21/338 

Изобретение относится к электронной технике, а более конкретно к способам изготовления полупроводниковых приборов на эффекте Ганна с управляющим электродом (типа барьера Шоттки) полевых транзисторов и может быть использовано при создании как дискретных приборов, так и интегральных схем.

Известен способ изготовления диодов Ганна [1] .

В данном способе на полупроводниковой структуре создают омические контакты путем напыления сплава AuGe с последующим вжиганием, напыляют пленку Al проводят фотолитографию и создают структуру затвора, после чего выделяют активную область прибора. При этом используются стандартные методы фотолитографии, а рисунок затвора создается только на плоских поверхностях. Длина затвора составляла 3 мкм.

При таком способе создания полупроводниковых приборов исключается возможность получения субмикронных затворов и субмикронных расстояний "затвор-катод" ("затвор-исток") без использования специального оборудования.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления полупроводниковых приборов, включающий создание омических контактов, формирование маски для получения рисунка затвора из двух защитных пленок, нанесение материала затвора из двух защитных пленок, нанесение материала затвора, удаление защитных пленок и выделение активной области прибора [2] .

Этот способ включает следующие операции: создание омических контактов, нанесение первой защитной пленки SiO₂, проведение фотолитографии и удаление пленки SiO₂ со всей поверхности, кроме площадки вокруг контакта, напыление второй защитной пленки Al, удаление фоторезиста, осаждение барьерного материала в полученную между Al и SiO₂ щель, выделение активной области прибора обтравливанием.

Посредством данного способа получены приборы с субмикронными управляющими электродами. Недостатком метода является невозможность получения субмикронных расстояний "катод-затвор", обусловленная разрешающей способностью фотолитографического оборудования.

Целью изобретения является получение приборов с затворами субмикронной длины и субмикронным расстоянием между катодом (анодом) и затвором без использования специального оборудования.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления полупроводниковых приборов, включающем создание омических контактов, формирование маски для получения рисунка затвора из двух защитных пленок, нанесение материала затвора, удаление защитных пленок и выделение активной области прибора, предварительно создают на поверхности эпитаксиального слоя субмикронный контактный слой. Затем наносят первую защитную пленку, проводят фотолитографию и последовательно стравливают защитную пленку и контактный слой, не снимая фоторезиста, напыляют вторую защитную пленку, удаляют фоторезист, проводят фотолитографию, открывая окно на границе защитных пленок и наносят материал затвора. При этом между первой и второй защитными пленками образуется щель за счет подтравливания первого защитного и контактного слоев под край фоторезистивной маски, размер которой определяется толщиной первой защитной пленки и может равняться 0,2-0,4 мкм и этот размер определяет длину затвора. В свою очередь затвор будет располагаться от контактного слоя на величину, которая определяется величиной подтравливания этого слоя под край первой защитной пленки. Эта величина может составить значение 0,3-0,4 мкм. После проведения фотолитографии, в результате которой вскрывается окно на границе между защитными пленками, фоторезист остается под краем первой защитной пленки и препятствует смыканию затвора с контактным слоем при осаждении затвора. Формируют управляющий электрод и выделяют активную область прибора.

Сущность изобретения поясняется фиг. 1-6, на которых схематически показаны основные этапы создания прибора Ганна.

На фиг. 1 показан этап после создания на полупроводниковой структуре 1 контактного материала (2) и контактных площадок (3).

Фиг. 2 иллюстрирует момент после напыления первой защитной пленки 4 и проведение фотолитографии. Здесь 5 - фоторезист.

На фиг. 3 показана полученная структура после операции травления защитной пленки 4, травления слоя 2 и напыления второй защитной пленки 6.

Фиг. 4 иллюстрирует этап после удаления фоторезиста с находящейся на нем второй защитной пленкой.

Фиг. 5 изображает структуру после проведения фотолитографии 7 и вскрытия окна в фоторезисте вокруг щели между защитными слоями 4 и 6 и осаждения материала затвора 8.

На фиг. 6 представлена структура после удаления защитных пленок и выделения активной области прибора.

П р и м е р. На эпитаксиальной пленке GaAs n-типа (1) толщиной 3 мкм с концентрацией носителей, равной 10¹⁶ см^-3, создают контактный слой (2) с контактными площадками 3 (0,4 мкм n⁺ - GaAs, 0,4 мкм - AuGe), рис. 1. Напыляют Al 4 толщиной 0,3 мкм в качестве первой защитной пленки, проводят фотолитографию и последовательно вытравливают незащищенные фоторезистом 5 области и Al(4) и n⁺ CaAs до поверхности GaAs n-типа (1). Не снимая фоторезиста, напыляют вторую защитную пленку Al 6 толщиной 0,3 мкм, проводят фотолитографию 7, вскрывая окно (рис. 1, д), окружающее границу между первой 4 и второй 6 защитными пленками Al. Проводят электрохимическое осаждение толщиной 0,6 мкм в качестве барьерообразующего материала управляющего электрода (затвора) в щель между защитными слоями Al. Проводят фотолитографию и осуществляют меза-травление, выделяя активную область прибора.

В результате получен прибор на основе эффекта Ганна с затвором типа барьера Шоттки с длиной затвора 0,3 мкм и отстоящим от катода на расстоянии 0,4 мкм.

Данный способ позволяет получать приборы с субмикронными управляющими электродами на субмикронном расстоянии от контактов, без дорогостоящего специального оборудования, что позволит создавать интегральные схемы гигагерцового диапазона до разработки этого оборудования и что в свою очередь даст экономический эффект порядка нескольких миллионов рублей.

Использование настоящего способа позволит создать сверхбыстродействующие интегральные схемы нового поколения. (56) 1. Вада, Янагасави, Таканаси "Новая технология планарных приборов Ганна и интегральных схем с этими приборами", ТИИЭР, 1976, N 4, с. 191-193.

2. Авторское свидетельство N 646818, H 01 L 21/18, 1978.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ, включающий создание омических контактов, формирование маски для получения рисунка затвора из двух защитных пленок, нанесение материала затвора, удален с защитных пленок и выделение активной области прибора, отличающийся тем, что, с целью получения приборов с затворами субмикронной длины и субмикронным расстоянием между катодом (анодом) и затвором без использования специального оборудования, предварительно создают на поверхности эпитаксиального слоя субмикронный контактный слой, затем наносят первую защитную пленку, проводят фотолитографию и последовательно стравливают незащищенные фоторезистором участки защитной пленки и слоя материала, предназначенного для создания омических контактов, не снимая фоторезиста напыляют вторую защитную пленку, удаляют фоторезист, проводят фотолитографию, открывая окно на границе защитных пленок, и наносят материал затвора.