Способ уменьшения величины положительного заряда в проводниковых структурах Советский патент 1981 года по МПК H01L21/324 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных схем на основе МО О п-структур. Преимущественная область использо вания - изготовление запоминающих устройств на полевых транзисторах с эффектом памяти. Эти приборы работают на принципе накопления заряда в подзатворном изоляторе, состоящем из двух диэлектриков D, например Di, например Si О. Функциональные характеристики и процент выхода приборов зтого типа (МНОП-ЗУ существенно зависят от величины порогового напряжения включения (V. ПНОП-транзисторов в матрице и цепях обрамления устройства, причем вели-чину (V-f) г как правило, необходимо уменьшать. В свою очередь, величина (VT) определяется величиной положительного заряда, локализованного в подзатворном диэлектрике и на границе раздела полупроводник - диэлект рик. Известен способ уменьшения величины заряда путем низкотемпературного отжига структур 1.Однако этот способ неприменим для полупроводниковых структур с двухслойным диэлектриком. Известен способ уменьшения величины положительного заряда в полупроводниковых структурах путем отжига структуры в водороде или влажной среде после формирования электрода 2. При этом температура отжига 300-500°С. Этот способ широко применяется при изготовлении приборов и микросхем на основе МОП-структур (металл-окисел-полупроводник). Физический смысл такого отжига заключается в том, что атомы водорода (протоны) устраняют активные поверхностные состояния посредством аннигиляции разорванных связей в системе SiO2.-Si. Однако если между металлическим электродом и пленкой окисла находится слой диэлектрика, блокирующий диффузию водорода, применение этого способа неэффективно. Целью изобретения является повышение эффективности способа для MD О п-структур. Эта цель достигается тем, что по предложенному способу уменьшения величины положительного заряда в полупроводниковых структурах путем отжига структуры в водороде или влажной среде после формирования электрода, перед отжигом в слое диэлектрика D вскрывают окна на расстоянии не более 70 мкм от края электрода, В основе способа лежит установле ный авторами факт,что зона воздейст вия водорода на заряд MD О п-структ ры имеет значительную (до 100 мкм) протяженность от края вспомогательного окна параллельно плоскости стр туры. Чертеж иллюстрирует предложенный способ, После создания диффузионных областей стока и истока 1 подзатвор ного изолятора, состоящего из плено окисла и нитрида кремния 2, вскрыти контактных окон к диффузионным областям (на чертеже не показаны), со дания металлических затворов 3/ в пленке нитрида кремния вскрываются вспомогательные Ькна 4. Одновременн в одном технологическом цикле изгот лены контрольные приборы без вспомогательных областей 4. До отжига в водороде пороговые напряжения (Vy МНОП-транзисторов для основной и контрольной группы приборов составляли - (6-8) В. После отжига в водо роде пороговые напряжения транзисторов основной группы (с вспомогательными окнами 4) уменьшились по абсолютной величине до 3,0-3,5 В, а пороговые напряжения контрольных транзисторов практически не из.мени лись. настоящий способ можно реализовать и в других вариантах. Вскрытие вспомогательных окон 4 удобно совместить в технологическом маршруте со вскрытием контактных окон к диффузионным областям. В микросхемах, где подзатворный изолятор не выводи ся за пределы металлизации, реализовать предлагаемый способ можно, удаляя пленку Si. неактивными областями микросхемы после разводки металлизации, например, плазмохимическим -травлением. Настоящий способ можно реализовать, например, в следующей последовательности основных технологических операций. 1. .В окисленной .кремниевой подло ке Ч гтипа диффузией бора создают pt-области стока и истока МНОП-тран зиСтс ра 3. . 2 В окисле вскрывают окно 2, в кртором формируют подзатворный изолятор МНОП-транзистора, состоящий из пленки окисла кремния толщиной 1-100 нм и пленки нитрида кремния толщиной 50-100 нм. Пленки окисла и нитрида кремния могут быть получены любым из известных способов. 3.Формируют металлический затвор МНОП-структуры 3 и электрические контакты к стоку и истоку транзистора (на чертеже не показаны). Операции 3 и 4 могут меняться местами в цикле изготовления МНОП-транзистора, т.е. вспомогательные окна могут вскрываться до создания металлического электрода; При этом отжиг в водороде, взаимное расположение электрода и вспомогательного окна должны соответствовать чертежу и описанию способа. 4.В пленке нитрида кремния на расстоянии 10 мкм от края электрода затвора вскрывают вспомогательные окна 4 произ-вольной формы (форма окон определяется конкретной технологией структуры или микросхемы на ее основе) площадью, 20 мкм. 5.Производят отжиг полученной структуры в водороде при в течение 60 мин. Технический эффект от применения способа состоит в улучшения основных функциональных па эаметров ЗУ s времени хранения информации, быстродействия, стыковки с ТТЛ ИС.. Экономический эффект за счет повышения процента выхода годных приборов (в 1,5- 2 раза) может составить не менее 100000 р в год (при годовом выпуске приборов 10000 штук). Настоящий способ прост-, не требует специального оборудования и оснастки, поэтому готов к немедленному использованию в народном хозяйстве при изготовлении серийных МНОП-ЗУ. Формула изобретения Способ уменьшения величины положительного заряда в полупроводниковых структурах путем отжига структуры в водороде или влажной среде после, формирования электрода, отличающийся т.ем, что, с целью повышения эффективности способа для MD О п-структур, перед отжигом в слое диэлектрика D вскрывают окна на расстоянии .не более 70 мкм от края электрода. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Reberz b.G. Ttje Si-SiOg soCid interfaces sisterns RCA Rev. 1968, 29, № 1, 22. 2.Hostein S.R. Proton and sodium transport in SiO tliini IEEE Trans ЁЕ Den, 1967, ED-14, 749 (прототип).