СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полевого транзистора с пониженным сопротивлением затвора.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [пат. 5393683 США, МКИ H01L 21/268] формированием двухслойного затворного оксида на кремниевой подложке: сначала окислением подложки в кислородосодержащей атмосфере, а затем окислением в атмосфере N₂O.

Недостатком полупроводникового прибора, изготовленного этим способом, является наличие в электродах затвора примесных ионов или ионов металлов, которые диффундируют в затворный окисел, ухудшая его характеристики, снижая диэлектрическую прочность.

Наиболее близким является способ изготовления полупроводникового прибора [пат. 5302846 США, МКИ H01L 29/46] с пониженным сопротивлением затвора за счет формирования структуры полевого транзистора в диффузионном кармане, ограниченном участками полевого окисла. Электрод затвора с боковой пристеночной изоляцией заглублен внутрь кармана, области сток/истока располагаются вблизи поверхности кармана, при этом канал вытянут вдоль одной из боковых поверхностей электрода затвора.

Недостатками способа являются:

- повышенные значения сопротивления затвора,

- большие токи утечки;

- низкая технологическая воспроизводимость,

- нестабильность пороговых напряжений.

Задача, решаемая изобретением: снижение сопротивления электрода затвора, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Задача решается формированием затворного электрода путем последовательного нанесения многослойной структуры, состоящего из слоя поликремния, слоя нитрида кремния, сквозь который могут туннелировать электроны, слоя молибдена и второго слоя нитрида кремния.

Сущность способа состоит в следующем: поверх слоя тонкого затворного окисла толщиной 20-25 нм, сформированного на поверхности кремниевой пластины, осаждается поликремниевая пленка толщиной 180-200 нм. В эту пленку имплантируются положительные примесные ионы мышьяка (Ag_s ⁺), после чего она при температуре 600°С покрывается в реакторе пленкой нитрида кремния толщиной 1-2 нм, образующего туннельный слой. Следом за этой операцией проводится осаждение молибденовой пленки толщиной 190-200 нм, выполняемое методом магнетронного распыления, а также осаждение пленки нитрида кремния толщиной 80-100 нм. Верхний слой нитрида кремния служит в качестве маски при ионной имплантации областей истока и стока транзисторов. Затем полученные пленки отжигают при температуре 920-1000°С. Туннельный слой нитрида кремния эффективно защищает лежащий под ним поликремниевый затвор как от образования силицида, так и от диффузии примесей из слоя молибдена в поликремний.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы структуры. Результаты обработки представлены в таблице 1.

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 16,7%.

Технический результат: снижение сопротивления электрода затвора, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов.

Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора позволяет повысить процент выхода годных приборов, улучшить их качество и надежность.