способ изготовления полупроводникового прибора

Формула изобретения

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий формирование затворного окисла, электрода затвора, отличающийся тем, что электрод затвора формируют путем последовательного нанесения поверх слоя затворного окисла поликремниевой пленки толщиной 180-200 нм с последующим нанесением на него при температуре 600°С пленки нитрида кремния толщиной 1-2 нм, затем осаждают пленку молибдена толщиной 190-200 нм и второй слой пленки нитрида кремния толщиной 80-100 нм и проводят отжиг при температуре 920-1000°С.

Описание изобретения к патенту

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.

Таблица 1
Параметры п/п структур, изготовленных по стандартной технологии					Параметры п/п структур, изготовленных по предлагаемой технологии
№	сопротивления электрода затвора. Ом/		Ток утечки, I ут·1010 A		сопротивления электрода затвора Ом/	Ток утечки, I ут·1010 A
1	7,0		37		0,08	0,7
2	6,5		35		0,06	0,5
3	9,8		33		0,1	0,3
4	6,8		39		0,07	0,9
5	2,1		32		0,02	0,2
6	4,7		41		0,05	0,8
7	8,5		36		0,09	0,6
8	3,6		44		0,04	0,9
9	6,2		38		0,07	0,8
10	2,8		45		0,03	0,5
11	9,6	42		0,1			0,2
12	7,9	34		0,08			0,4
13	5,2	31		0,06			0,1
14	4,5	47		0,05			0,7

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.