Способ изготовления т-образного затвора

Изобретение относится к технологии формирования Т-образных металлических затворов транзисторов различного типа, предназначенных для работы в диапазонах СВЧ и выше, а также при создании монолитных интегральных схем. Суть изготовления коротких Т-образных затворов с высоким аспектным соотношением и пологим наклоном стенок ножки с помощью диэлектрической маски заключается в последовательном нанесении двухслойного диэлектрика SiO2/SiNx, травлении щели в верхнем диэлектрике SiNx с контролем по времени или до стоп-слоя, конформном осаждении тонкого слоя диэлектрика Al2О3, его травлении с размерами щелей, соответствующих длине затвора, и дальнейшем травлении нижнего слоя SiO2 сквозь полученную маску Al2O3. После этого остатки Al2O3, нависающие над щелью в нижнем слое SiO2, удаляются сухим травлением в хлорсодержащем газе (BCl3). Последняя операция, в зависимости от времени воздействия плазмы, может создать при необходимости подзатворное углубление для приближения затвора к области канала транзистора. Изобретение обеспечивает улучшение характеристик транзистора, в частности увеличение пробивного напряжения, снижение влияния ловушек в призатворной области, уменьшение коллапса тока, а также уменьшение емкости затвор-сток. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

 

Изобретение относится к технологии формирования Т-образных металлических затворов транзисторов различного типа (например, полевых с затвором Шоттки или МДП-затвором), предназначенных для работы в диапазонах СВЧ и выше, а также при создании монолитных интегральных схем (МИС), включающих подобные элементы.

Известен способ [US 5766967; H01L 21/8232] изготовления затвора к гетероструктуре с помощью трех слоев фоторезиста, которые позволяют сформировать Т-образный затвор. В данном способе трехслойный резист, в котором верхний и нижний слои менее чувствительны, а средний слой имеет наибольшую толщину и чувствительность, засвечивается электронным лучом в соответствии с рисунком затворов. После проявления всех слоев формируется грибообразный профиль. Недостатками этого и других подобных способов формирования профиля затвора в резисте являются плохая воспроизводимость размеров при увеличении аспектного соотношения размеров профиля (высоты к ширине), неустойчивость резиста к возможным необходимым воздействиям при обработке пластины перед напылением металлизации, а также возможная деградация профиля в процессе напыления в результате перегрева образца или воздействия дозы отраженных электронов при электронно-лучевом напылении.

Известен способ [US 7897446; H01L 21/338] изготовления затвора к гетероструктуре на основе нитрида галлия, заключающийся в нанесении слоя диэлектрика нитрида кремния SiN и/или нитрида алюминия AlN, нанесении слоя резиста, литографии окон в резисте, травлении диэлектрика сквозь окна в резисте, уширении окон в оставшемся резисте так, чтобы был сформирован обратный профиль, сужающийся кверху, осаждении металлов в образованные профили и последующем снятии резиста. Другой вариант, описанный там же, предполагает использование двух слоев диэлектрика с промежуточным стоп-слоем, обрабатывающихся аналогично первому варианту, но оставляя в итоге нижний слой диэлектрика в целости с осаждением металла на него. Среди недостатков этого способа можно отметить следующее: края ступеньки диэлектрик-резист, работающие как полевая пластина, недостаточно плавные, в целом профиль запыления неоптимален как с точки зрения распределения поля, так и с механической точки зрения. Кроме того, высокое аспектное соотношение, необходимое для создания эффективных транзисторов, работающих на частотах 100 ГГц и выше, в данном способе может быть достигнуто только с помощью недостаточно надежной резистивной маски.

Известен способ [ЕР 2479790; H01L 29/778] изготовления затвора к нитридной гетероструктуре, на которую нанесен слой, прекращающий травление (стоп-слой), и диэлектрический слой. Слой, прекращающий травление, может включать материалы A1N, GaN, AlGaN и/или SiO2. Диэлектрический слой может включать материалы SiN, SiO2 или SiON. Через литографическую маску различными методами селективно травят диэлектрический слой и затем, при необходимости, сквозь полученную щель травят стоп-слой. После осаждения металлов формируется Т-образный затвор с диэлектрическим подслоем или непосредственным контактом к гетероструктуре или ее кап-слою. Толщина диэлектрического слоя и, следовательно, высота ножки затвора типично выбирается 50-200 нм. Основными недостатками данного способа являются недостаточная надежность воспроизведения размеров, а также необходимость уменьшения высоты ножки при уменьшении длины затвора за счет использования резистивной литографической маски для травления. Все это позиционирует способ как прежде всего подходящий для изготовления мощных транзисторов с большой длиной затвора.

Известен способ изготовления Т-образного затвора [US 6087256 A; H01L 21/44], где для травления окон в диэлектрическом слое используется маска из слоя тугоплавкого металла (W), сформированная, например, электронно-лучевой литографией и плазмохимическим травлением. По этой маске плазмохимически травится узкое окно в диэлектрике на определенную неполную глубину, затем в том же месте после литографии более широких окон снова травится металлическая маска и сквозь нее опять травится слой диэлектрика до вскрытия дна таким образом, чтобы сформировать Т-образный профиль. Далее производится осаждение затворного металла и его обтрав по фотолитографической маске методом ионного физического травления. Данный метод позволяет получить высокое аспектное соотношение ножки затвора, но он является достаточно сложным, требующим множество газовых смесей для травления маски и диэлектрика, характеризуется вертикальными стенками профиля, что требует использования псевдоизотропного напыления металла для устранения эффектов затенения и приводит к слабому сглаживанию поля в призатворной области.

Известен способ [CN 102437182 А; H01L 29/778], принятый за прототип, изготовления затвора к нитридной гетероструктуре, в котором ножка затвора формируется путем медленного анизотропного плазмохимического травления двухслойного диэлектрика SiNx/SiO2 с суммарной толщиной до 130 нм сквозь маску электронного резиста с последующим формированием верхней области затвора в двухслойном резисте и запылением металлом получившейся полости. Недостатками этого метода являются небольшая высота ножки и отсутствие наклона стенок, облегчающего запыление металлом и улучшающего полевые характеристики затвора.

Техническим результатом изобретения является воспроизводимая и легкоконтролируемая на каждом этапе технология формирования оптимального Т-образного профиля сечения затвора, благодаря чему обеспечивается качественное заполнение металлизацией и улучшаются характеристики транзистора, в частности увеличивается пробивное напряжение Uпр, снижается влияние ловушек в призатворной области, уменьшается эффект коллапса тока, а также уменьшается емкость затвор-сток Сзс.

Технический результат достигается за счет формирования щели в двухслойном диэлектрике путем последовательного травления диэлектриков через конформные диэлектрические маски А12O3. Необходимо, чтобы тонкая диэлектрическая маска имела высокую селективность к плазмохимическому травлению в смеси газов для травления основных слоев диэлектрика. Диэлектриками, формирующими Т-образный профиль, являются последовательно осажденные SiO2 и SiNx, разделенные, при необходимости, тонкой прослойкой (5 нм) Al2O3 в качестве стоп-слоя. Диэлектрической маской служит слой Al2O3, конформно осажденный, например, методом атомно-слоевого осаждения. Для травления SiO2 и SiNx используется газовая смесь на основе фторсодержащих газов, например SF6, который не воздействует на маску. Маска Al2O3 травится в хлорсодержащей смеси, например с BCl3, в которой основные слои практически не травятся. Малая толщина слоя Al2O3 обеспечивает повышенную точность переноса размеров рисунка, сформированных в электронном резисте.

Метод позволяет формировать затвор с увеличенной высотой ножки, тем самым уменьшая емкость затвор-сток. При этом длина затвора может быть существенно меньше его высоты, тем самым обеспечивая реализацию высоких аспектных соотношений, т.е. создание сверхкоротких затворов с большой высотой ножки. Наклонные стенки ножки затвора позволяют качественно заполнить металлом профиль сечения, уменьшая сопротивление затвора и увеличивая его механическую прочность, а также работают как полевая пластина - электрод, сглаживающий распределение поля в призатворной области, что ослабляет эффект поверхностных ловушек и увеличивает пробивное напряжение.

Суть изготовления коротких Т-образных затворов с высоким аспектным соотношением и пологим наклоном стенок ножки с помощью диэлектрической маски заключается в последовательном нанесении двухслойного диэлектрика SiO2/SiNx, травлении щели в верхнем диэлектрике SiNx с контролем по времени или до стоп-слоя, конформном осаждении тонкого слоя диэлектрика Al2O3, его травлении с размерами щелей, соответствующих длине затвора, и дальнейшем травлении нижнего слоя SiO2 сквозь полученную маску Al2O3. После этого остатки Al2O3, нависающие над щелью в нижнем слое SiO2, удаляются сухим травлением в хлорсодержащем газе (BCl3). Последняя операция, в зависимости от времени воздействия плазмы, может создать при необходимости подзатворное углубление (рецесс) для приближения затвора к области канала транзистора.

Фиг. 1-8. Схематическое изображение, иллюстрирующее способ изготовления Т-образного затвора согласно примеру 1.

Фиг. 9 и фиг. 10. Схематическое изображение, иллюстрирующее способ изготовления Т-образного затвора согласно примеру 2.

ПРИМЕР 1

Предлагаемый способ позволяет надежно сформировать профиль затвора с повышенным аспектным соотношением и включает в себя следующую последовательность операций.

1. На подложку 1, на которой требуется сформировать затворную металлизацию, наносят слои диэлектрика SiO2 2 и SiNx 3 толщиной 120 и 200 нм соответственно. Затем в качестве маски наносят тонкий слой диэлектрика Al2O3 4 (5 нм). С помощью электронно-лучевой литографии с использованием резиста 6 ПММА (100 нм) в слое диэлектрика Al2O3 селективно по отношению к остальным слоям травятся окна 5 в газовой смеси BCl3:Ar (фиг. 1).

2. Далее через маску Al2O3 с окнами методом плазмохимического травления формируют щель 7 в слое диэлектрика SiNx, имеющую стенки с положительным наклоном благодаря использованию изотропного режима травления (фиг. 2).

3. Затем верхний слой Al2O3, в том числе нависающие над стенками щели участки, селективно удаляют и конформно осаждают тонкую пленку Al2O3 8 так, чтобы полностью покрыть боковые стенки верхней щели, защищая слой SiNx 3 от дальнейшего травления (фиг. 3).

4. С помощью электронно-лучевой литографии с использованием резиста ПММА в пленке Al2O3 травится щель 9 в газовой смеси BCl3:Ar (фиг. 4).

5. Сквозь щель 9 в пленке Al2O3 8 травится слой SiO2 2. Так как скорость травления SiO2 существенно ниже, чем SiNx, и при этом достигается оптимальная степень анизотропии, то при используемых толщинах SiO2 (100 нм) длительное время процесса позволяет улучшить качество травления щели и повысить воспроизводимость результатов, формируя щель 10 с положительным наклоном стенок и шириной внизу, соответствующей размеру окон в диэлектрической маске 8 (фиг. 5).

6. Завершающим этапом в формировании профиля затвора является травление Al2O3, при котором удаляется верхний слой, в том числе и нависающие участки над стенками нижней щели. При этом формируется углубление в подзатворной области 11 (рецесс), глубину которого можно задавать временем травления (фиг. 6).

7. Далее наносят систему резистов 14 для литографического формирования маски верхней области затвора - «шляпы» с шириной 0,6 мкм и высотой, достаточной для «взрыва» металлизации с толщиной, превышающей высоту ножки (>0,4 мкм). Металлизация 15 наносится методом резистивного напыления (фиг. 7).

8. После «взрыва» металлизации все слои диэлектриков последовательно удаляются плазмохимическим методом (фиг. 8).

ПРИМЕР 2

Отличается от примера 1 тем, что перед операцией 1 на подложку осаждается тонкий (5-15 нм) слой Al2O3 12, а на шаге 6 в процессе травления дна щели, в зависимости от соотношения толщин слоев 12 и 8 (фиг. 9), задавая время травления, достаточное для полного удаления верхнего слоя, можно оставить тонкий слой Al2O3 (2 нм) 13 под затвором для создания МДП-затвора вместо затвора Шоттки (фиг. 10). Слой Al2O3 около затвора будет являться пассивирующим.

1. Способ изготовления Т-образного затвора, включающий формирование щели в двухслойном диэлектрике, нанесение слоев резиста и последующую металлизацию, отличающийся тем, что формирование щели производится путем последовательного травления диэлектриков через конформные диэлектрические маски Al2O3.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве двухслойного диэлектрика используются слои SiO2 и SiNx.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что между слоями SiO2 и SiNx вводится тонкая прослойка Al2O3.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что между подложкой и слоями SiO2 и SiNx вводится тонкая прослойка Al2O3.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что между слоями SiO2 и SiNx вводится тонкая прослойка Al2O3.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу формирования омических контактов к нитридным гетероструктурам по технологии вжигаемых омических контактов и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов с высокой степенью интеграции.

Использование: для изготовления тонкопленочных СВЧ-резонаторов с Брэгговским отражателем. Сущность изобретения заключается в том, что способ сглаживания поверхности пленки алюминия на диэлектрической подложке включает напыление пленки на подложку методом магнетронного распыления алюминиевой мишени в вакууме и с использованием металла иттрия, совместно распыляют алюминий и иттрий, причем иттрий равномерно распределен по поверхности в области эрозии алюминиевой мишени при отношении суммарной площади пластинок иттрия (SY) к суммарной площади области эрозии алюминиевой мишени (SAl) равном 2,0-6,0%, т.е.

Изобретение относится к области технологии изготовления многоуровневой металлизации сверхбольших интегральных микросхем. В способе формирования системы многоуровневой металлизации для высокотемпературных интегральных микросхем, включающем операции нанесения диэлектрических и металлических слоев, фотолитографию и травление канавок в этих слоях, нанесение барьерного и зародышевого слоев, нанесение слоя металла и его ХМП, процесс формирования одного уровня металлической разводки включает следующую последовательность основных операций: на пластину кремния со сформированным транзисторным циклом наносится слой вольфрама для формирования горизонтальных проводников, проводится его ХМП и сквозное травления областей под заполнение проводящим барьерным слоем нитрида титана и диэлектриком, ХМП диэлектрика, нанесение барьерного слоя нитрида титана и слоя вольфрама для формирования вертикальных проводников, ХМП слоя вольфрама, сквозное травление областей под заполнение диэлектрическим барьерным слоем нитрида кремния и диэлектриком, ХМП диэлектрика с последующим покрытием полученной структуры проводящим барьерным слоем нитрида титана.

Изобретение относится к технологии формирования омических контактов к гетероструктурам AlGaN/GaN и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов, в частности полевых транзисторов СВЧ диапазона.

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии формирования силицидных слоев с низким сопротивлением.

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

Изобретение относится к области электронной техники и описывает возможность получения дырочной проводимости аморфной оксидной пленки на поверхности металлического стекла системы Ni-Nb путем искусственного оксидирования.

Изобретение относится к области нанотехнологий, а именно к способу создания упорядоченной ступенчатой поверхности Si(111)7×7, покрытой эпитаксиальным слоем силицида меди Cu2Si, и может быть использовано при создании твердотельных электронных приборов, например сенсоров газов или молекул.

Изобретение относиться к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления контактов полупроводникового прибора.

Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления контактов с пониженным сопротивлением. В способе изготовления полупроводникового прибора формируют контакты на основе силицида платины.

Предоставлен полевой транзистор, содержащий электрод затвора, предназначенный для приложения напряжения затвора, электрод истока и электрод стока, оба из которых предназначены для вывода электрического тока, активный слой, образованный из оксидного полупроводника n-типа, предусмотренный в контакте с электродом истока и электродом стока, и изолирующий слой затвора, предусмотренный между электродом затвора и активным слоем, при этом работа выхода электрода истока и электрода стока составляет 4,90 эВ или более, а концентрация электронов - носителей заряда оксидного полупроводника n-типа составляет 4,0×1017 см-3 или более. Изобретение обеспечивает получение полевого транзистора, электроды истока и стока которого имеют высокую устойчивость к процессу термообработки и обработке в окислительной атмосфере и имеют низкое удельное электрическое сопротивление, при этом транзистор не требует наличия буферного слоя. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 24 ил., 19 табл.

Изобретение относится к технологии силовой электроники, а именно к технологии получения дискретных силовых транзисторов на основе нитрида галлия (GaN), работающих в режиме обогащения. В способе увеличения порогового напряжения отпирания GaN транзистора, включающем создание на поверхности кремниевой пластины с эпитаксиальной гетероструктурой типа p-GaN/AlGaN/GaN подзатворной р-GaN меза-области, межприборной меза-изоляции, формирование омических контактов к областям стока и истока транзистора, формирование двухслойной резистивной маски литографическими методами, очистку поверхности полупроводника, осаждение тонких пленок затворной металлизации, извлечение пластины из вакуумной камеры установки напыления, удаление резистивной маски, перед напылением тонких пленок затворной металлизации пластину подвергают обработке в атмосфере атомарного водорода в течение t=10-60 секунд при температуре Т=20-150°С и плотности потока атомов водорода на поверхность пластины, равной 1013-1016 ат. см-2 с-1. Изобретение обеспечивает увеличение порогового напряжения отпирания GaN транзистора при использовании пленок барьерных металлов к p-GaN подзатворной области с высокой работой выхода электронов. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технологии силовой электроники, а именно к технологии получения дискретных силовых транзисторов на основе нитрида галлия (GaN), работающих в режиме обогащения. В способе увеличения порогового напряжения отпирания GaN транзистора, включающем создание на поверхности кремниевой пластины с эпитаксиальной гетероструктурой типа p-GaN/AlGaN/GaN подзатворной р-GaN меза-области, межприборной меза-изоляции, формирование омических контактов к областям стока и истока транзистора, формирование двухслойной резистивной маски литографическими методами, очистку поверхности полупроводника, осаждение тонких пленок затворной металлизации, извлечение пластины из вакуумной камеры установки напыления, удаление резистивной маски, перед напылением тонких пленок затворной металлизации пластину подвергают обработке в атмосфере атомарного водорода в течение t=10-60 секунд при температуре Т=20-150°С и плотности потока атомов водорода на поверхность пластины, равной 1013-1016 ат. см-2 с-1. Изобретение обеспечивает увеличение порогового напряжения отпирания GaN транзистора при использовании пленок барьерных металлов к p-GaN подзатворной области с высокой работой выхода электронов. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технологии силовой электроники, а именно к технологии получения дискретных силовых транзисторов на основе нитрида галлия (GaN), работающих в режиме обогащения. В способе увеличения порогового напряжения отпирания GaN транзистора, включающем создание на поверхности кремниевой пластины с эпитаксиальной гетероструктурой типа p-GaN/AlGaN/GaN подзатворной р-GaN меза-области, межприборной меза-изоляции, формирование омических контактов к областям стока и истока транзистора, формирование двухслойной резистивной маски литографическими методами, очистку поверхности полупроводника, осаждение тонких пленок затворной металлизации, извлечение пластины из вакуумной камеры установки напыления, удаление резистивной маски, перед напылением тонких пленок затворной металлизации пластину подвергают обработке в атмосфере атомарного водорода в течение t=10-60 секунд при температуре Т=20-150°С и плотности потока атомов водорода на поверхность пластины, равной 1013-1016 ат. см-2 с-1. Изобретение обеспечивает увеличение порогового напряжения отпирания GaN транзистора при использовании пленок барьерных металлов к p-GaN подзатворной области с высокой работой выхода электронов. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технологии формирования Т-образных металлических затворов транзисторов различного типа, предназначенных для работы в диапазонах СВЧ и выше, а также при создании монолитных интегральных схем. Суть изготовления коротких Т-образных затворов с высоким аспектным соотношением и пологим наклоном стенок ножки с помощью диэлектрической маски заключается в последовательном нанесении двухслойного диэлектрика SiO2SiNx, травлении щели в верхнем диэлектрике SiNx с контролем по времени или до стоп-слоя, конформном осаждении тонкого слоя диэлектрика Al2О3, его травлении с размерами щелей, соответствующих длине затвора, и дальнейшем травлении нижнего слоя SiO2 сквозь полученную маску Al2O3. После этого остатки Al2O3, нависающие над щелью в нижнем слое SiO2, удаляются сухим травлением в хлорсодержащем газе. Последняя операция, в зависимости от времени воздействия плазмы, может создать при необходимости подзатворное углубление для приближения затвора к области канала транзистора. Изобретение обеспечивает улучшение характеристик транзистора, в частности увеличение пробивного напряжения, снижение влияния ловушек в призатворной области, уменьшение коллапса тока, а также уменьшение емкости затвор-сток. 4 з.п. ф-лы, 10 ил.

Наверх