Способ получения локальных низкоомных областей силицида титана в интегральных схемах

Изобретение относится к технологии изготовления интегральных схем на основе комплементарных транзисторов со структурой металл - окисел - полупроводник (КМОП ИС). Изобретение обеспечивает сохранение электрофизических и конструктивных параметров активных и пассивных элементов в интегральных схемах на основе комплементарных транзисторов со структурой металл - окисел - полупроводник при формировании силицида титана. Сущность изобретения: способ получения локальных низкоомных областей силицида титана в интегральных схемах заключается в формировании активных и пассивных элементов КМОП ИС на основе областей n и р типа проводимости в кремниевой подложке и слое поликристаллического кремния, осаждении блокирующего слоя, формировании фоторезистивной маски, травлении блокирующего слоя, удалении фоторезистивной маски, очистке поверхности кремния, нанесении слоя титана на поверхность кремния и блокирующего слоя, отжиге слоя титана в азоте, удалении не прореагировавшего с кремнием титана и дополнительно отжиге в азоте. В качестве блокирующего слоя используют пленку нитрида титана толщиной 5-20 нм, полученную путем физического распыления титановой мишени в атмосфере азота, а блокирующий слой удаляют в процессе удаления не прореагировавшего с кремнием титана. 5 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к технологии изготовления интегральных схем на основе комплементарных транзисторов со структурой металл - окисел - полупроводник (КМОП ИС), с использованием слоев силицида титана.

Наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату является известный способ получения локальных низкоомных областей силицида титана в интегральных схемах, заключающийся в формировании активных и пассивных элементов интегральных схем на основе комплементарных транзисторов со структурой металл - окисел - полупроводник (КМОП ИС) и областей n и р типа проводимости в кремниевой подложке и слое поликристаллического кремния, осаждении блокирующего слоя, формировании фоторезистивной маски, плазмохимического селективного травления блокирующего слоя, удалении фоторезистивной маски, очистке поверхности кремния, нанесении слоя титана на поверхность кремния и блокирующего слоя, отжиге слоя титана в азоте, удалении не прореагировавшего с кремнием титана и дополнительном отжиге в азоте (Патент US №7358574, кл. Н01L 31/00, опубл. в 2008 г.).

Описанный выше способ получения локальных низкоомных областей силицида титана в интегральных схемах имеет ряд недостатков:

- При использовании в качестве блокирующего слоя пленки диоксида кремния SiO2 толщиной 100-200 нм при анизотропном селективном травлении до поверхности кремния на последней происходит высаживание полимера, который препятствует образованию силицида, что требует дополнительной химической обработки.

- При анизотропном травлении диоксида кремния SiO2, нитрида кремния Si3N4 происходит дополнительное увеличение толщины спейсера SP, что приводит к сокращению поверхности образования силицида в областях исток-стока структуры металл - окисел - полупроводник (МОП) транзисторов и, как следствие, к увеличению последовательного сопротивления исток-стока, что ухудшает вольтамперную характеристику транзисторов на основе структуры металл - окисел - полупроводник (ВАХ МОП).

- Локально оставшийся нитрид кремния Si3N4 может затруднить формирование дополнительных структур на высокоомных областях (например, диодов Шоттки, варакторов на основе структуры металл - окисел - полупроводник) МОП варакторов и т.п.

- При высокотемпературном отжиге пленки титана в азоте титан взаимодействует с кремнием блокирующего слоя с образованием силицида титана, который может частично оставаться на поверхности блокирующего слоя даже после обработки в перекисно-аммиачном растворе. Это приводит к появлению токов утечки по поверхности и, как следствие, шунтированию (снижению сопротивления) высокоомных резисторов.

Ожидаемый технический результат от использования данного изобретения состоит в сохранении электрофизических и конструктивных параметров активных и пассивных элементов в интегральных схемах на основе комплементарных транзисторов со структурой металл - окисел - полупроводник (КМОП ИС) при формировании силицида титана за счет устранения вышеперечисленных недостатков.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения локальных низкоомных областей силицида титана в интегральных схемах, заключающемся в формировании активных и пассивных элементов КМОП ИС на основе областей n и р типа проводимости в кремниевой подложке и слое поликристаллического кремния, осаждении блокирующего слоя, формировании фоторезистивной маски, плазмохимическом селективном травлении блокирующего слоя, удалении фоторезистивной маски, очистке поверхности кремния, нанесении слоя титана на поверхность кремния и блокирующего слоя, отжиге слоя титана в азоте, удалении не прореагировавшего с кремнием титана и дополнительном отжиге в азоте, в качестве блокирующего слоя используют пленку нитрида титана толщиной 5-20 нм, полученную путем физического распыления титановой мишени в атмосфере азота, а блокирующий слой удаляют в процессе удаления не прореагировавшего с кремнием титана.

Изобретение поясняется чертежами, где:

На фиг.1 представлен этап нанесения блокирующего слоя нитрида.

На фиг.2 - этап нанесения фоторезистивной маски.

На фиг.3 - этап локализации слоя нитрида титана в местах, необходимых для предотвращения образования силицида.

На фиг.4 - этап образования силицида титана высокоомной фазы в кремниевой подложке и слое поликристаллического кремния и нитрида титана на поверхности титановой пленки.

На фиг.5 - этап удаления с поверхности структуры не прореагировавшего с кремнием слоя титана и нитрида титана с поверхности титановой пленки.

Способ получения локальных низкоомных областей силицида титана в интегральных схемах осуществляется следующим образом.

На поверхности структуры 1 методом физического осаждения (обычно метод реактивного магнетронного распыления титановой мишени в атмосфере азота) наносится слой нитрида титана 2 толщиной 5-20 нм, обычно 10 нм (фиг.1).

Методами фотолитографии на слое нитрида титана 2 формируется фоторезистивная маска 3 (фиг.2).

Используя процесс анизотропного селективного плазмохимического травления нитрида титана по отношению к диоксиду кремния SiO2 (обычно содержащих газовую смесь CL2+N2), слой нитрида титана 2 локализуется в местах, необходимых для предотвращения образования силицида (фиг.3).

После очистки поверхности монокристаллического и поликристаллического кремния на поверхность структуры наносится слой титана, который затем отжигается в атмосфере азота при Т=685°C с образованием силицида титана высокоомной фазы 4 в монокристаллическом и поликристаллическом кремнии и нитрида титана 5 на поверхности титановой пленки (фиг.4).

Не прореагировавший с кремнием слой титана и нитрид титана на поверхности пленки титана 5 и нитрид титана блокирующего слоя 2 удаляется с поверхности структуры в аммиачно-перекисном растворе при температуре Т=65°C (фиг.5).

Высокоомная фаза силицида титана переводится в низкоомную в результате дополнительного высокотемпературного отжига в инертной атмосфере при температуре Т=850°C.

Реализованная таким образом структура, представленная на фиг.5, характеризуется отсутствием блокирующего слоя 2 и более протяженным слоем низкоомного силицида титана 4, шунтирующего области исток-стока МОП транзистора.

В таблице 1 представлены параметры тестовых структур, сформированных с использованием описанного метода и различных значений толщин пленок нитрида титана в качестве блокирующего слоя. В качестве критериев рассматриваются:

Ток насыщения МОП транзистора - Iнас.

Поверхностное сопротивление поликремниевой шины затвора, шунтированное силицидом титана- Rs затвора.

Поверхностное сопротивление резистора, сформированного на основе поликремниевой шины, закрытой блокирующим слоем нитрида титана при формировании силицида титана - Rs резистор поли.

Поверхностное сопротивление области исток-стока МОП транзистора, шунтированное силицидом титана Rs стока.

Поверхностное сопротивление резистора на основе области исток-стока МОП транзистора, закрытое блокирующим слоем нитрида титана при формировании силицида титана - Rs резистор стока.

Таблица 1
№ варианта Толщина слоя TiN, нм Параметры тестовых структур
Iнас, мкА/мкм Rs затвора, м/кв Rs резистор поли, Ом/кв Rs стока, Ом/кв Rs резистор стока, Ом/кв
1 4,5 530 5,2 100 3,1 100
2 5,0 532 5,0 145 3,2 131
3 10 535 5,1 150 3,0 130
4 20 531 5,2 152 3,1 132
5 20,5 530 5,9 151 4,0 130

При значениях толщин TiN меньше 5,0 нм титан при отжиге частично взаимодействует с кремнием с образованием силицида, что приводит к уменьшению сопротивления высокоомных резисторов Rs резистор поли и Rs резистор стока.

При значениях толщин TiN больше 20,0 нм необходимо большее время для его удаления, что приводит к частичному травлению силицида, сформированного на поверхности поли- и монокремния. Как следствие, это приводит к возрастанию сопротивления областей Rs затвора и Rs стока.

Ток насыщения МОП транзистора практически не меняется во всем диапазоне рассматриваемых толщин TiN.

Таким образом, с точки зрения сохранения электрофизических параметров активных и пассивных элементов КМОП оптимальным является толщина пленки TiN в диапазоне 5-20 нм.

Способ получения локальных низкоомных областей силицида титана в интегральных схемах, заключающийся в формировании активных и пассивных элементов интегральных схем на основе комплементарных транзисторов со структурой метал - окисел - полупроводник (КМОП ИС) и областей n и p типа проводимости в кремниевой подложке и слое поликристаллического кремния, осаждении блокирующего слоя, формировании фоторезистивной маски, плазмохимическом селективном травлении блокирующего слоя, удалении фоторезистивной маски, очистке поверхности кремния, нанесении слоя титана на поверхность кремния и блокирующего слоя, отжиге слоя титана в азоте, удалении непрореагировавшего с кремнием титана и дополнительном отжиге в азоте, отличающийся тем, что в качестве блокирующего слоя используют пленку нитрида титана толщиной 5-20 нм, полученную методом физического распыления титановой мишени в атмосфере азота, а блокирующий слой удаляют в процессе удаления непрореагировавшего с кремнием титана.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области микроэлектроники и предназначено для изготовления радиационно-стойких БИС. .

Изобретение относится к области микроэлектроники, а именно к технологии изготовления КМОП-транзисторов, в частности к способам управления напряжением срабатывания полевого КМОП транзистора.
Изобретение относится к микроэлектронике и может найти применение при создании радиационно стойких элементов КМОП-схем на КНИ подложке. .

Изобретение относится к интегральной микроэлектронике. .

Изобретение относится к структуре, ориентированной на радиосвязь, в частности, к структуре КМОП-микросхем для цифрового приемопередатчика радиосвязи. .

Изобретение относится к области изготовления защищенных интегральных схем, а именно к способу изготовления полупроводникового элемента с проходящей, по меньшей мере, частично в подложке разводкой, а также самому полупроводниковому элементу.

Изобретение относится к микроэлектронике, более конкретно к способам изготовления КМОП интегральных схем (ИС) базовых матричных кристаллов (БМК) с самосовмещенным поликремниевым затвором и поликремниевой или полицидной разводкой первого уровня и может быть использовано как в цифровых, так и в аналоговых и аналого-цифровых интегральных схемах с низкой себестоимостью изготовления.

Изобретение относится к полимерным композиционным наноматериалам, которые можно использовать в различных областях техники в качестве термопластичных покрытий с повышенной твердостью.
Изобретение относится к способу приготовления наномодификатора из отходов промышленности и может быть использовано при получении бетонных смесей, применяемых при производстве строительных изделий и конструкций.

Изобретение относится к технологии химической переработки минерального сырья, в частности к способам получения высокодисперсного диоксида кремния - аналога белой сажи, применяемого в качестве минерального наполнителя в отраслях промышленности, использующих высокодисперсные наполнители.

Изобретение относится к области обработки углеродных нанонаполнителей без разрушения их структуры и получения на их основе нанокомпозитов с равномерным распределением углеродных нанонаполнителей.

Изобретение относится к обработке металлов давлением и может быть использовано при изготовлении поковок с мелкозернистой структурой в четырехбойковом ковочном устройстве на ковочном прессе с двумя манипуляторами.

Изобретение относится к области изготовления мембран и может быть использовано в нанотехнологии при производстве различных фильтров, темплатов для получения мембранных нанокатализаторов, производства капиллярных насосов, больших массивов углеродных нанотрубок, нанопроволок и других наноструктур.
Изобретение относится к материаловедению, а именно к технологии получения тонких пленок. .

Изобретение относится к лиозолю для токсикологических испытаний. .
Изобретение относится к твердосмазочным антифрикционным покрытиям на основе неорганического связующего, которое может быть использовано в машиностроении для нанесения на детали узлов трения, работающих в воздушной среде, в условиях высоких нагрузок и температур.

Изобретение относится к физико-химическим способам получения ультрадисперсных порошков (нанопорошков) и покрытий из электропроводящих материалов, основанным на газофазном синтезе нанопорошка

Изобретение относится к технологии изготовления интегральных схем на основе комплементарных транзисторов со структурой металл - окисел - полупроводник

Наверх