Результат интеллектуальной деятельности: Способ изготовления полупроводникового прибора

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полевого транзистора с пониженными токами утечки.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Пат 5382534 США, МКИ H01L 21/265], в котором с помощью ионной имплантации в подложке между участками полевого окисла создаются два слоя - для установления порогового напряжения и для предотвращения эффекта смыкания. В этих слоях вскрываются две параллельные канавки, стенки и дно которых легируются соответственно наклонной и вертикальной ионной имплантацией. В таких структурах образуются механические напряжения, которые ухудшают параметры приборов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Пат 5144394 США, МКИ H01L 29/06], в котором контактные области истока и стока полевого транзистора на поверхности кремниевой Si-подложки формируют с использованием процессов ионного легирования и диффузии, р-n переходы на внутренних границах указанных областей являются границами канала полевого транзистора. Для изоляции отдельных транзисторных структур используют слой толстого полевого окисла. Поверх контактных областей формируют более тонкий слой окисла, его используют для изоляции тех частей активной структуры, положением которых определяется ширина канала полевого транзистора.

Недостатками способа являются:

- повышенные значения токов утечек;

- высокая плотность дефектов;

- низкая технологичность.

Задача, решаемая изобретением: снижение токов утечек, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличения процента выхода годных.

Задача решается формированием поверх слоя окисла слоя поликристаллического кремния, легированного азотом ионным внедрением.

Технология способа состоит в следующем: на кремниевой подложке p-типа проводимости с удельным сопротивлением 10 Ом*см, с ориентацией (111) выращивают тонкий слой окисла для структуры затвора приборов. Поверх окисла формируют слой поликристаллического кремния над областями истока, затвора и стока толщиной 45 нм при расходе силана 10 см³/мин и водорода 21 л/мин и скорости потока аргона 2,7 см/с со скоростью роста 1,5 нм/с при температуре 850-900°С, с последующим внедрением ионов азота энергией 10-15 кэВ, дозой 1*10¹⁷ см^-2 при температуре подложки 80-90°С и проведением термообработки при температуре 300-400°С в течение 15-30 с в атмосфере водорода. Далее формировали полупроводниковые приборы по стандартной технологии.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты исследований представлены в таблице.

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых приборов на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 22,4%.

Технический результат: снижение токов утечек, 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 путем формирования слоя поликристаллического кремния, легированного азотом ионным внедрением азота при энергии 10-15 кэВ и дозе 1*10¹⁷ см^-2, температуре подложки 80-90°С и с проведением термообработки при температуре 300-400°С в течение 15-30 с, позволяет повысить процент выхода годных приборов, улучшить их качество и надежность.