Способ изготовления полевого транзистора с барьером шоттки

Изобретение относится к области полупроводниковой техники и может быть использовано для изготовления полевых транзисторов с барьером Шоттки. Сущность изобретения: способ изготовления полевого транзистора с барьером Шоттки содержит формирование активных областей прибора с рабочим n и контактным n+ слоями, формирование омических контактов, нанесение первого диэлектрического слоя, формирование в нем травлением до поверхности арсенида галлия окна под затвор, заращивание окна вторым диэлектрическим слоем, травление второго диэлектрического слоя до его полного удаления с первого диэлектрического слоя и до арсенида галлия в окне, зауженном вторым диэлектрическим слоем, травление канавки в n+ слое арсенида галлия через зауженное окно и формирование Т-образного затвора в зауженном окне диэлектрика и канавке в n+ слое арсенида галлия. Первый диэлектрический слой создают последовательным нанесением нескольких диэлектрических слоев, имеющих разную скорость травления. Техническим результатом изобретения является улучшение электрических параметров полевого транзистора с барьером Шоттки. 2 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области полупроводниковой техники и может быть использовано для изготовления полевых транзисторов с барьером Шоттки.

Известно много способов формирования субмикронного затвора в «узких» окнах диэлектрических покрытий, использующих технологию преобразования толщины какого-либо слоя (Si3N4, Al и т.д.) в ширину окна. Например, см. работу J. YANOKURA, М. MORI, К. HIRUMA "A New Self-Alignment Technology for Sub-Quarter-Micron-Gate FET's; Operating in the Ka-Band. - IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVETHEORY AND TECNIQUES, V.37, N 9, 1989, p.1466-1470.

Известен способ преобразования величины подтравливания под край маски фоторезиста в ширину окна для формирования затвора, см. патент РФ №2131631 «Способ изготовления полупроводниковых приборов». Суть способа: затворную щель в слое диэлектрика формируют с помощью контактной фотолитографии путем вытравливания несквозного углубления в слое SiO2 с боковым подтравливанием под край фоторезистивной маски, помещенной между стоком и истоком, затем напыляют вспомогательный слой металла, удаляют фоторезист, направленным сухим травлением травят SiO2 по маске металла в углублении до поверхности полупроводника в канале. Способ сложен и трудно воспроизводим по следующим причинам:

- край фоторезистивной маски чрезвычайно сложно совместить с центром канала из-за невоспроизводимости проявления края фоторезиста (±0,3 мкм) и точности совмещения фотошаблона (±0,3 мкм);

- величина подтравливания под край маски тоже имеет большой разброс вследствие сложности контроля толщины стравливаемой пленки SiO2 непосредственно в процессе травления и невоспроизводимости адгезии края фоторезиста. Суммарно такой разброс может составить (±0,3 мкм);

- в процесс изготовления входят операции напыления и взрыва металла, которые также приводят к снижению процента выхода годных.

Известен способ изготовления полупроводниковых приборов, выбранный за прототип, включающий формирование полевых транзисторов Шоттки с субмикронным затвором грибообразной конструкции, см. работу Самсоненко Б.Н. Формирование субмикронных затворов с использованием контактной фотолитографии. - Электронная промышленность. №2, 1995 г., стр.46 и 47.

На пластине арсенида галлия с контактным n+ и рабочим n слоями формируют омические контакты, наносят первый диэлектрический слой, формируют в нем травлением до поверхности арсенида галлия окно под затвор, заращивают окно вторым диэлектрическим слоем, травят второй диэлектрический слой до его полного удаления с первого диэлектрического слоя и до арсенида галлия в окне, зауженном вторым диэлектрическим слоем, травят канавку в n+ слое арсенида галлия через зауженное окно и формируют Т-образный затвор в зауженном окне диэлектрика и канавке арсенида галлия.

Недостаток способа заключается в том, что для улучшения электропараметров полевого транзистора с барьером Шоттки (КШ, КУР, UПРОБ) необходимо иметь достаточно толстый n+ слой, то есть применять исходные эпитаксиальные структуры с достаточно толстыми n+ слоями, в которых требуется вытравливать достаточно глубокую (до 0,3-0,4 мкм) канавку, а зауженное окно не выдерживает длительного воздействия травителя в котором травят канавку, и разрушается.

Технической задачей предлагаемого изобретения является улучшение электрических параметров полевого транзистора с барьером Шоттки.

Эта техническая задача решается тем, что в способе изготовления полевого транзистора с барьером Шоттки, содержащем формирование активных областей прибора с рабочим n и контактным n+ слоями, формирование омических контактов, нанесение первого диэлектрического слоя, формирование в нем травлением до поверхности арсенида галлия окна под затвор, заращивание окна вторым диэлектрическим слоем, травление второго диэлектрического слоя до его полного удаления с первого диэлектрического слоя и до арсенида галлия в окне, зауженном вторым диэлектрическим слоем, травление канавки в n+ слое арсенида галлия через зауженное окно и формирование Т-образного затвора в зауженном окне диэлектрика и канавке в n+ слое арсенида галлия, первый диэлектрический слой создают последовательным нанесением нескольких диэлектрических слоев имеющих разную скорость травления.

На фиг.1 показан маршрут изготовления полевого транзистора с барьером Шоттки по способу, взятому за прототип. На фиг.2 показан маршрут изготовления полевого транзистора с барьером Шоттки по способу согласно предлагаемому изобретения.

Примеры изготовления полевых транзисторов с барьером Шоттки с использованием предлагаемого способа

Пример 1.

Для изготовления полевого транзистора с барьером Шоттки используется пластина арсенида галлия со слоями n+-n-ni типа, ориентацией (100):

- n+ слой, толщина 0,3-0,35 мкм, концентрация носителей заряда 6,0·1018 см-3;

- n слой, толщина 0,1 мкм, концентрация носителей заряда 2,5·1017 м-3;

- ni слой (буфер), толщина 0,5 мкм.

На пластине создают активные области полевого транзистора с барьером Шоттки. Создают маску под омические контакты. Напыляют композицию AuGe/Au/Mo. Методом «взрыва» формируют рисунок омических контактов. Наносят диэлектрический слой из трех слоев, первый из которых - слой SiO2 толщиной 0,5 мкм, получаемый плазмохимическим разложением паров гексаметилдисилоксана и кислорода в плазме тлеющего разряда при температуре 250°С. Наносят второй слой SiO2 толщиной 0,15 мкм методом термического окисления SiH4 при температуре 250°С. Наносят третий слой Si3N4 толщиной 0,15 мкм катодным распылением кремниевой мишени в атмосфере азота при температуре 250°С. Формируют фоторезистивную маску с окном под затвор шириной 1,0 мкм. Травят ионно-химическим травлением трехслойное покрытие суммарной толщиной 0,8 мкм до толщины 0,1 мкм и затем дотравливают оставшийся слой в травителе HF:NH4F:H2O=80:200:300 до поверхности арсенида галлия. При этом получается окно, боковая поверхность которого имеет выступы и впадины из-за разной скорости травления. Наращивают второй диэлектрический слой толщиной 0,7 мкм. Травят второй диэлектрический слой до вскрытия поверхности арсенида галлия в окне плазмохимическим травлением в установке 08-ПХО-100Т-005. Режим травления: среда - С3F8, Р=2-4 Па, W=400 Вт, t=25 мин. В результате окно в первой диэлектрической пленке оказывается зауженным с первоначального 1,0 мкм до 0,2-0,3 мкм, причем за счет неровной боковой поверхности окна в первой диэлектрической пленке увеличивается сцепление второй диэлектрической пленки с этой боковой поверхностью. Через образовавшуюся щель в травителе H2O2:H2SO4:H2O=1:1:100 в течение 3-3,5 минут вытравливается канавка в n+ слое арсенида галлия глубиной 0,3-0,35 мкм. Затем производится напыление металла и формирование затвора длиной 0,2 мкм и шириной 800 мкм.

Использование способа позволило: в 3-4 раза увеличить толщину n+ слоя и тем самым улучшить электрические параметры полевого транзистора с барьером Шоттки (КШ, КУР, UПРОБ З-С, И). Конкретные результаты приведены в таблице.

Пример 2.

Для изготовления полевого транзистора с барьером Шоттки используется гетероэпитаксиальная структура на подложке арсенида галлия ориентацией (100) со следующими параметрами:

- n+ слой GaAs, толщиной 0,2-0,25 мкм;

- ni слой GaAs, толщиной 0,015 мкм;

- n слой Ga(1-x)AlxAs толщиной 0,04 мкм;

- ni слой Ga(1-x)AlxAs толщиной 0,0028 мкм;

- ni слой GaAs толщиной 0,2 мкм;

- SL GaAs/GaAIAs, 10 периодов 0,01/0,01 мкм;

- ni слой GaAs толщиной 0,2 мкм.

На пластине создают активные области полевого транзистора с барьером Шоттки. Создают маску под омические контакты. Напыляют композицию AuGe/Au/Mo. Методом «взрыва» формируют рисунок омических контактов. Наносят диэлектрический слой из двух слоев, первый из которых - слой SiO2 толщиной 0,4 мкм, получаемый термическим окислением моносилана при температуре 300°С. Наносят второй слой Si3N4 толщиной 0,3 мкм катодным распылением кремниевой мишени в атмосфере азота при температуре 250°С. Формируют фоторезистивную маску с окном под затвор шириной 1,0 мкм. Травят ионно-химическим травлением двухслойное покрытие суммарной толщиной 0,7 мкм до толщины 0,07 мкм и затем дотравливают оставшийся слой в травителе HF:NH4F:H2O=80:200:300 до поверхности арсенида галлия. При этом получается окно, боковая поверхность которого имеет выступы и впадины из-за разной скорости травления. Наращивают второй диэлектрический слой толщиной 0,65 мкм. Травят второй диэлектрический слой до вскрытия поверхности арсенида галлия в окне плазмохимическим травлением в установке 08-ПХО-100Т-005. Режим травления: среда - C3F8, Р=2-4 Па, W=400 Вт, t=25 мин. В результате окно в первой диэлектрической пленке оказывается зауженным с первоначального 1,0 мкм до 0,2 мкм, причем за счет неровной боковой поверхности окна в первой диэлектрической пленке увеличивается сцепление второй диэлектрической пленки с этой боковой поверхностью. Через образовавшуюся щель в травителе H2O2:H2SO4:H2O=1:1:100 в течение 2,5-3,0 минут вытравливается канавка в n+ слое арсенида галлия глубиной 0,2-0,25 мкм. Затем производится напыление металла и формирование затвора длиной 0,2 мкм и шириной 150 мкм.

Использование способа позволило: в 2-3 раза увеличить толщину n+ слоя, протравить его без разрушения зауженного окна и тем самым улучшить электрические параметры полевого транзистора с барьером Шоттки (КШ, КУР, UПРОБ З-С, И). Конкретные результаты приведены в таблице.

ПараметрМинимальная ширина окнаТолщина n+ слояМаксимальная глубина канавкиПробивное напряжение затвор-сток, истокKшминKур опт
Прототип0,2-0,3 мкм0,08-0,1 мкм0,08-0,1 мкм˜2,0 В
Предлагаемый способПример 10,2-0,3 мкм0,3-0,35 мкм0,3-0,35 мкм˜9-10 В
Пример 20,2-0,3 мкм0,2-0,25 мкм0,2-0.25 мкм˜6,0 В

Пример 1 описывает изготовление GaAs полевого транзистора с барьером Шоттки для рабочей частоты 4 ГГц (ширина затвора 800 мкм). Пример 2 описывает изготовление значительно более высокочастотного транзистора (ширина затвора 150 мкм). В том случае, если заращивается окно в диэлектрике с более высокими стенками, необходимо первый диэлектрический слой формировать из большего количества слоев (четырех и более) для достижения максимальной прочности сцепления первого и второго диэлектрических слоев.

Способ изготовления полевого транзистора с барьером Шоттки, содержащий формирование активных областей прибора с рабочим n и контактным n+ слоями, формирование омических контактов, нанесение первого диэлектрического слоя, формирование в нем травлением до поверхности арсенида галлия окна под затвор, заращивание окна вторым диэлектрическим слоем, травление второго диэлектрического слоя до его полного удаления с первого диэлектрического слоя и до арсенида галлия в окне, зауженном вторым диэлектрическим слоем, травление канавки в n+ слое арсенида галлия через зауженное окно и формирование Т-образного затвора в зауженном окне диэлектрика и канавке в n+ слое арсенида галлия, отличающийся тем, что первый диэлектрический слой создают последовательным нанесением нескольких диэлектрических слоев, имеющих разную скорость травления.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области микроэлектроники, а именно к способу изготовления полевых транзисторов с затвором типа барьера Шоттки, и может быть использовано для улучшения и стабилизации их параметров и отбраковки потенциально ненадежных приборов.

Изобретение относится к области микро- и наноэлектроники и может быть использовано при производстве как полупроводниковых приборов и интегральных схем, так и приборов функциональной микроэлектроники: магнитоэлектроники, оптоэлектроники, акустоэлектроники, ПЗС и др.
Изобретение относится к технологии полупроводниковых приборов, в частности, к технологии изготовления полевых транзисторов с затвором Шоттки (ПТ) из арсенида галлия.

Изобретение относится к способам изготовления полупроводниковых приборов, а именно полевых транзисторов с субмикронным затвором Шоттки (ПТШ), и может быть использовано при изготовлении как дискретных ПТШ, так и интегральных микросхем.

Изобретение относится к полупроводниковой микроэлектронике и может быть использовано пря изготовлении полевых транзисторов с затвором в виде барьера Шоттки. .

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.

Изобретение относится к электронной технике
Изобретение относится к технологии микро- и наноэлектроники

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении полевых транзисторов

Изобретение относится к электронной технике

Использование: в области микро- и наноэлектроники. Сущность изобретения: способ изготовления полевого нанотранзистора с контактами Шоттки на истоке/стоке и с управляющим электродом нанометровой длины включает выделение на полупроводниковой подложке активной области прибора, нанесение на поверхность полупроводниковой подложки контактного слоя истока/стока, состоящего из двух слоев - первого (нижнего), более тонкого, чем второй, стойкого к плазмохимическому травлению (ПХТ), в котором создаются заостренные края контактов Шоттки истока/стока и второго (верхнего), травящегося ПХТ, для увеличения общей толщины контактного слоя, обеспечивающего малое сопротивление контактов истока/стока, затем осаждаются слои вспомогательного слоя, состоящего из слоя диэлектрика и слоя металла, в котором методами литографии, самоформирования, плазмохимического травления формируется нанометровая щель, через которую производится плазмохимическое травление материала второго (верхнего) слоя контактного слоя истока/стока, а для дальнейшего уменьшения длины управляющего электрода и изоляции его от контактов истока/стока в сформированную нанометровую щель осаждается диэлектрик с низким значением диэлектрической проницаемости, плазмохимическим травлением на боковых стенках щели формируются диэлектрические спейсеры и изотропным химическим травлением удаляется металл первого (нижнего) слоя контактного слоя на дне щели, с последующим осаждением в эту углубленную щель подзатворного диэлектрика с высоким значением диэлектрической проницаемости и материала управляющего электрода, и проводится формирование затвора, при этом одновременно с управляющим электродом формируется контактная площадка управляющего электрода, а после удаления вспомогательного слоя с незащищенных участков формируются контактные площадки для истока/стока. Изобретения обеспечивает уменьшение длины управляющего электрода до нескольких нанометров, возможность изготовления элементов полевого нанотранзистора по самосовмещенной технологии, возможность использования металлов и силицидов металлов в качестве контактных слоев. 18 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к оксиду р-типа, оксидной композиции р-типа, способу получения оксида р-типа, полупроводниковому прибору, аппаратуре воспроизведения изображения и системе. Оксид р-типа является аморфным соединением и представлен следующей композиционной формулой: xAO∙yCu2O, где x обозначает долю молей AO и y обозначает долю молей Cu2O, x и y удовлетворяют следующим условиям: 0≤x<100 и x+y=100 и А является любым одним из Mg, Са, Sr и Ва или смесью, содержащей, по меньшей мере, два элемента, выбранные из группы, состоящей из Mg, Са, Sr и Ва. Оксид р-типа производится при относительно низкой температуре и в реальных условиях и способен проявлять отличные свойства, то есть достаточную удельную электропроводность. 7 н. и 4 з.п. ф-лы, 36 ил., 8 табл., 52 пр.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полевого транзистора с пониженным контактным сопротивлением. В способе изготовления полупроводникового прибора формируют на GaAs подложку области истока/стока n+ - типа внедрением ионов кремния в две стадии: первая стадия с энергией 40 кэВ, дозой 7*1013 см-2, вторая стадия с энергией 100 кэВ, дозой 1*1014 см-2 и проводят термообработку при температуре 800°С в атмосфере азота в течение 20 мин. Изобретение обеспечивает снижение сопротивления контактов, технологичность, улучшение параметров, повышение качества и увеличения процента выхода годных. 1 табл.

Изобретение относится к области полупроводниковой техники и может быть использовано для изготовления полевых транзисторов с барьером Шоттки

Наверх