Способ производства структуры единичной ячейки силиконово-карбидного моп-транзистора

Авторы патента:

ВАНГ, Линг (CN)

ТАО Йонгхонг (CN)

БАИ Сонг (CN)

ХУАНГ Рунхуа (CN)

H01L29/786 - тонкопленочные транзисторы

H01L29/06 - отличающиеся формой; отличающиеся формами, относительными размерами или расположением полупроводниковых областей

H01L21/336 - с изолированным затвором

Владельцы патента RU 2749386:

ЧАЙНА ЭЛЕКТРОНИКС ТЕКНОЛОДЖИ ГРУП КОРПОРЕЙШН N 55 РЕЗЕРЧ ИНСТИТУТ (CN)

Изобретение относится к способам изготовления одноячеечной структуры карбидокремниевого полевого МОП-транзистора. Согласно изобретению предложен способ изготовления структуры карбидокремниевого полевлшл МОП транзистора, в котором область проводящего канала имеет изогнутую форму и состоит из трех областей, при этом между первыми смежными областями расположены четвертые области, благодаря чему общая длина области вертикального проводящего канала может существенно увеличиваться, снижая, таким образом, отношение сопротивления канала к сопротивлению во включенном состоянии. 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к области техники полупроводниковых устройств, а конкретно к способу изготовления одноячеечной структуры полевого МОП-транзистора.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Карбид кремния обладает высокими эксплуатационными качествами, такими как широкая запрещенная зона, сильное электрическое поле пробоя, высокая дрейфовая скорость насыщения и хорошая теплопроводность, что делает этот материал идеальным для изготовления устройства, способного выдерживать большую мощность, высокую частоту, высокую температуру и излучение. Карбидокремниевый полевой МОП транзистор обладает рядом преимуществ, например, высокой диэлектрической прочностью, высокой плотностью тока, и включает задающий контур, аналогичный контуру биполярного транзистора с изолированным затвором, что, таким образом, обеспечивает широкую перспективу развития. В то же время, карбид кремния является единственным широкозонным полупроводниковым материалом, который может обеспечить высококачественный оксидный слой затвора посредством самоокисления. При этом технология термического окисления карбида кремния не разработана в достаточной степени на данный момент, и образуемый канал обладает низкой подвижностью носителей, поэтому сопротивление канала является причиной очень большого отношения сопротивления в пути тока, таким образом, значительно ограничивая улучшение проводимости устройства.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель изобретения: настоящее изобретение предназначено для обеспечения метода изготовления одноячеечной структуры полевого МОП-транзистора, которая может значительно уменьшить отношение сопротивления канала к сопротивлению во включенном состоянии.

Техническое решение: метод изготовления одноячеечной структуры карбидокремниевого полевого МОП-транзистора согласно настоящему изобретению включает следующие шаги:

S1: изготовление маски для ионного легирования на поверхности карбидокремниевого эпитаксиального слоя, удаление маски для ионного легирования в легированной области КАРМАНА Р-ТИПА и сохранение маски для ионного легирования в области вертикального проводящего канала, при этом область вертикального проводящего канала имеет изогнутую форму;

S2: легирование ионами первого типа на всей кристаллической пластине для образования области легирования КАРМАНА Р-ТИПА, при этом ион первого типа ион Р-типа;

S3: изготовление маски для легирования N-области: изготовление маски для ионного легирования на поверхности карбидокремниевого эпитаксиального слоя и удаление маски для ионного легирования в легированной N-области;

S4: легирование ионами второго типа на всей кристаллической пластине для образования N-области легирования, при этом канальная область включает первую канальную область, вторую канальную область и третью канальную область; длина каналов последовательно уменьшается; ион второго типа - ион N-типа; длина первой канальной области должна быть достаточной для выдерживания запирающего напряжения; благодаря эффекту отсечки смежных первых канальных областей, короткие каналы могут использоваться во второй канальной области и третьей канальной области, обеспечивая достаточную запирающую способность устройства.

S5: изготовление маски для легирования N+-области: изготовление маски для ионного легирования на поверхности карбидокремниевого эпитаксиального слоя и удаление маски для ионного легирования в легированной N+-области;

S6: легирование ионами второго типа на всей кристаллической пластине для образования N+-области легирования;

S7: изготовление маски для легирования Р+-области: изготовление маски для ионного легирования на поверхности карбидокремниевого эпитаксиального слоя и удаление маски для ионного легирования в легированной Р+-области;

S8: легирование ионами первого типа на всей кристаллической пластине;

S9: активация имплантируемых примесей посредством высокотемпературного отжига;

S10: удаление изолирующего слоя затвора области омического контакта;

S11: изготовление металлического слоя омического контакта;

S12: образование омических контактов Р-типа и N-типа при отжиге;

S13: изготовление электрода затвора в области электрода затвора для охвата всех областей канала; и

S14: выполнение изоляции затвора-истока и утолщение металла.

Кроме того, четвертая канальная область добавляется между смежными первыми канальными областями, чтобы обеспечить возможность улучшения запирающей способности одноячеечной структуры.

Кроме того, легированная Р+-область включает множество ромбовидных легированных Р+-частей; все легированные Р+-части располагаются по прямой линии и две смежных легированных Р+-части соединяются в вершине. Благодаря этому путь тока может значительно сокращаться, уменьшая, таким образом, сопротивление во включенном стоянии. В дополнение к этому, ввиду отсутствия зазора между двумя смежными легированными Р+-частями и между краем легированной Р+-области и краем области омического контакта упрощается процесс обработки.

Кроме того, длина первой канальной области составляет 0,5-1,5 мкм.

Кроме того, длина второй канальной области составляет 0,2-1,5 мкм.

Кроме того, длина третьей канальной области составляет 0,1-1,5 мкм.

Кроме того, длина четвертой канальной области составляет 0,1-1,5 мкм.

Более того, концентрация N-области легирования составляет 1е16-5Е19 см^-2, концентрация N+-области легирования 1е18-1Е21.

Положительные эффекты: в настоящем изобретении раскрывается метод изготовления одноячеечной структуры карбидокремниевого полевого МОП-транзистора, отличающейся тем, что область проводящего канала имеет изогнутую форму, благодаря чему общая длина области вертикального проводящего канала может существенно увеличиваться, и в то же время, короткий канал может использоваться без опасения касательно преждевременного пробоя устройства в результате эффекта смыкания короткого канала, снижая, таким образом, отношение сопротивления канала к сопротивлению во включенном состоянии.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 схема, на которой приводится ионное легирование КАРМАНА Р-ТИПА согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 2 схема, на которой приводится ионное легирование N-типа согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 3 схема, на которой приводится ионное легирование N+-типа согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 4 схема, на которой приводится ионное легирование Р+-типа согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 5 схема, на которой приводится омический контакт согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 6 взрыв-схема канала согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения;

Фиг. 7 - структурная схема конкретного варианта осуществления настоящего изобретения с добавлением четвертой канальной области;

Фиг. 8 - схема квадратной Р+-области предыдущего уровня техники; и

Фиг. 9 - схема ромбовидной Р+-области согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

В S1, как показано на фиг. 1, маска для ионного легирования выполнятся на поверхности карбидокремниевого эпитаксиального слоя, маска для ионного легирования удаляется в легированной области КАРМАНА Р-ТИПА и маска для ионного легирования сохраняется в области вертикального проводящего канала, при этом область вертикального проводящего канала имеет изогнутую форму.

В S2 ионы первого типа имплантируются на всей кристаллической пластине для образования области КАРМАНА Р-ТИПА, при этом ион первого типа ион Р-типа.

В S3, как показано на фиг. 2, маска для легирования области выполняется на поверхности карбидокремниевого эпитаксиального слоя и маска для ионного легирования в легированной N-области 2 удаляется.

В S4 ионы второго типа имплантируются на всей кристаллической пластине для образования N-области легирования, при этом канальная область включает первую канальную область 6, вторую канальную область 7 и третью канальную область 8; длина каналов последовательно уменьшается; ион второго типа - ион N-типа.

В S5, как показано на фиг. 3, маска для легирования области выполняется на поверхности карбидокремниевого эпитаксиального слоя и маска для ионного легирования в легированной N+-области 3 удаляется.

В S6 ионы второго типа имплантируются на всей кристаллической пластине для образования N+-области легирования.

В S7, как показано на фиг. 4, маска для легирования области выполняется на поверхности карбидокремниевого эпитаксиального слоя и маска для ионного легирования в легированной Р+-области 4 удаляется.

В S8 ионы первого типа имплантируются на всей кристаллической пластине.

В S9 имплантируемые примеси активируются посредством высокотемпературного отжига.

В S10, как показано на фиг. 5, выполняется изолирующий слой затвора, а в области омического контакта N-типа 5 и области омического контакта Р-типа 4 изолирующие слои затвора удаляются.

В S11 металлический слой выполняется в области омического контакта N-типа 5 и области омического контакта Р-типа 4.

В S12 металлический слой, омические контакты N-типа и Р-типа между областью омического контакта N-типа 5 и области омического контакта Р-типа 4 образуются при отжиге.

В S13 электрод затвора выполняется в области электрода затвора для охвата всех областей канала.

В S14 выполняется изоляции затвора-истока и утолщение металла.

«Легированная Р+-область» - «область омического контакта Р-типа».

Легированная Р+-область 4 предыдущего уровня техники показана на фиг. 8; легированная Р+-область 4 включает множество квадратных легированных Р+-частей; предусматривается определенный зазор между смежными легированными Р+-частями, между верхним краем легированной Р+-части и верхним краем области омического контакта N-типа 5, а также между нижним краем легированной Р+-части и нижним краем области омического контакта N-типа 5. В дополнение к этому, как показано на фиг.8, ток проходит по двум смежным сторонам квадрата, путь тока является относительно длинным, а сопротивление во включенном состоянии высоким. В то же время, ширина области омического контакта N-типа 5 больше, чем ширина легированной Р+-области 4, и учитывая протекание тока и погрешность при фототравлении, обеспечивается достаточно большое значение расхождения в ширине.

Чтобы решить проблему предыдущего уровня техники, Р+-область 4 по конкретному варианту осуществления включает множество ромбовидных легированных Р+-частей, как показано на фиг. 9; все легированные Р+-части располагаются по прямой линии и две смежных легированных Р+-части соединяются в вершине. Как показано на фиг. 9, ток проходит по ромбовидной форме, которая может значительно сократить путь тока, тем самым снижая сопротивление во включенном состоянии. Кроме того, в дополнение к этому, ввиду отсутствия зазора между двумя смежными легированными Р+-частями и между краем легированной Р+-области 4 и краем области омического контакта N-типа 5 упрощается процесс обработки. Изменение сопротивления поперечного пути тока в результате погрешности при обработке структуры, как показано на фиг. 8, будет невозможным.

Как показано на фиг. 4, 5, 6 и 7, легированная Р+-область 4 включает множество ромбовидных легированных Р+-частей; все легированные Р+-части располагаются по прямой линии и две смежных легированных Р+-части соединяются в вершине. Благодаря этому путь тока может значительно сокращаться, уменьшая, таким образом, сопротивление во включенном стоянии. В дополнение к этому, так как путь тока N+-области сохранять не требуется, достаточный запас между областью омического контакта и легированной Р+-областью 4 не должен сохраняться.

В дополнение к этому, четвертая канальная область 9 может также добавляться между смежными первыми канальными областями 6, как показано на фиг. 7, для улучшения запирающей способности.

1. Способ изготовления одноячеечной структуры карбидокремниевого полевого МОП-транзистора, включающий следующие шаги:

S2: легирование ионами первого типа на всей кристаллической пластине для образования области легирования КАРМАНА Р-ТИПА, при этом ион первого типа - ион Р-типа;

S5: изготовление маски для легирования N+-oблacτи: изготовление маски для ионного легирования на поверхности карбидокремниевого эпитаксиального слоя и удаление маски для ионного легирования в легированной N+-области;

S6: легирование ионами второго типа на всей кристаллической пластине для образования N+-области легирования;

S8: легирование ионами первого типа на всей кристаллической пластине;

S9: активация имплантируемых примесей посредством высокотемпературного отжига;

S10: удаление изолирующего слоя затвора области омического контакта;

S11: изготовление металлического слоя омического контакта;

S12: образование омических контактов Р-типа и N-типа при отжиге;

S13: изготовление электрода затвора в области электрода затвора для охвата всех областей канала; и

S14: выполнение изоляции затвора-истока и утолщение металла.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что четвертая канальная область добавляется между смежными первыми канальными областями.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что легированная Р+-область включает множество ромбовидных легированных Р+-частей, при этом все легированные Р+-части располагаются по прямой линии и две смежных легированных Р+-части соединяются в вершине.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что длина первой канальной области составляет 0,5-1,5 мкм.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что длина второй канальной области составляет 0,2-1,5 мкм.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что длина третьей канальной области составляет 0,1-1,5 мкм.

7. Способ по п. 2, отличающийся тем, что длина четвертой канальной области составляет 0,1-1,5 мкм.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрация N-области легирования составляет 1е16-5Е19 см^-2, концентрация N+-области легирования 1е18-1Е21.

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении транзисторов на пластине кремний на изоляторе (КНИ) с широкой областью применения.

Датчик, способ его изготовления и электронное устройство // 2710383

Датчик, способ его изготовления и электронное устройство. Датчик (100) включает в себя: несущую подложку (101), тонкопленочный транзистор (102) (TFT), расположенный на несущей подложке и включающий в себя электрод (1025) истока, первый изоляционный слой (106), расположенный на TFT (102) и содержащий первое сквозное отверстие (1071), проходящее через первый изоляционный слой (106), проводящий слой (1031), расположенный в первом сквозном отверстии (1071) и на части первого изоляционного слоя (106) и электрически соединенный с электродом (1025) истока через первое сквозное отверстие (1071), смещающий электрод (1032), расположенный на первом изоляционном слое (106) и отдельный от проводящего слоя (1031), активный считывающий слой (1033), соответственно, соединенный с проводящим слоем (1031) и смещающим электродом (1032), и вспомогательный проводящий слой (1034), расположенный на проводящем слое (1031).

Способ изготовления полевого транзистора // 2706296

Способ изготовления полевого транзистора, включающего в себя слой первого оксида и слой второго оксида и образующего передний канал или задний канал в области, где слой первого оксида и слой второго оксида прилегают друг к другу, при этом способ включает в себя формирование слоя второго прекурсора, который является прекурсором слоя второго оксида, таким образом, чтобы он был в контакте со слоем первого прекурсора, который является прекурсором слоя первого оксида, и затем преобразование слоя первого прекурсора и слоя второго прекурсора в слой первого оксида и слой второго оксида, соответственно, при этом формирование включает в себя как обработку (I), так и обработку (II), приведенные ниже, а именно, (I) обработку нанесением жидкости для покрытия, формирующей прекурсор первого оксида, которая может образовывать прекурсор первого оксида и содержит растворитель, и затем удаление растворителя для образования слоя первого прекурсора, который является прекурсором слоя первого оксида, и (II) обработку нанесением жидкости для покрытия, формирующей прекурсор второго оксида, которая может образовывать прекурсор второго оксида и содержит растворитель, и затем удаление растворителя для образования слоя второго прекурсора, который является прекурсором второго слоя оксида, а также одновременное выполнение термообработки для преобразования слоев первого и второго прекурсоров в слои первого и второго оксидов.

Тонкопленочный транзистор, запуск затвора на матрице и содержащее его устройство отображения, и способ его изготовления // 2705754

Изобретение раскрывает тонкопленочный транзистор, включающий в себя базовую подложку, активный слой на базовой подложке, содержащий первую полупроводниковую область, вторую полупроводниковую область и множество полупроводниковых мостов, каждый из которых соединяет первую полупроводниковую область и вторую полупроводниковую область, причем данное множество полупроводниковых мостов разнесено друг от друга, при этом данный активный слой выполнен из материала, содержащего М1ОаNb, причем М1 представляет собой один металл или комбинацию металлов, а>0 и b≥0, слой остановки травления на стороне активного слоя, дальней от базовой подложки, причем первая полупроводниковая область содержит первый неперекрывающийся участок, проекция которого находится вне проекции слоя остановки травления на виде сверху на базовую подложку, и вторая полупроводниковая область содержит второй неперекрывающийся участок, проекция которого находится вне проекции слоя остановки травления на виде сверху на базовую подложку, первый электрод на стороне первого неперекрывающегося участка, дальней к базовой подложке, и второй электрод на стороне второго неперекрывающегося участка, дальней к базовой подложке.

Полевой транзистор, отображающий элемент, устройство отображения изображения и система // 2702802

Изобретение относится к полевым транзисторам и устройствам отображения изображения. Полевой транзистор включает в себя электрод затвора, электрод истока и электрод стока, активный слой, который сформирован между электродом истока и электродом стока, и изолирующий слой затвора, который сформирован между электродом затвора и активным слоем, активный слой включает в себя по меньшей мере два вида оксидных полупроводниковых слоев, в том числе слой A и слой B, причем активный слой включает в себя три или более оксидных полупроводниковых слоев, в том числе два или более слоев A, и при этом активный слой является многослойной структурой АВА из трех слоев, которые представляют собой слой А, слой В и слой А, размещенные друг над другом в этом порядке, один из слоев А находится в контакте с изолирующим слоем затвора, и другой из слоев А находится в контакте с электродом истока и электродом стока.

Полупроводниковое устройство // 2702405

Полупроводниковое устройство включает: подложку, область дрейфа первого типа проводимости, образованную на основной поверхности подложки, карман второго типа проводимости, образованный в основной поверхности области дрейфа, область истока первого типа проводимости, образованную в кармане, канавку затвора, образованную от основной поверхности области дрейфа в перпендикулярном направлении, находящуюся в контакте с областью истока, карманом и областью дрейфа, область стока первого типа проводимости, образованную в основной поверхности области дрейфа, электрод затвора, образованный на поверхности канавки затвора с размещенной между ними изолирующей пленкой затвора, защитную область второго типа проводимости, образованную на обращенной к области стока поверхности изолирующей пленки затвора, и область соединения второго типа проводимости, образованную в контакте с карманом и защитной областью.

Выравнивающий слой // 2679270

Предложено электрическое и/или оптическое устройство, содержащее непланаризованную пластиковую подложку, сформированный на данной подложке электрически и/или оптически функциональный слой, выравнивающий слой, сформированный поверх функционального слоя, и по меньшей мере первый проводящий слой и полупроводниковый слой, сформированные поверх выравнивающего слоя.

Тонкопленочный транзистор // 2672979

Тонкопленочный транзистор (100) содержит затвор (10), исток (30) и сток (50). Исток и сток расположены параллельно над затвором.

Тонкопленочный транзистор // 2672979

Тонкопленочный транзистор с низким контактным сопротивлением // 2662945

Изобретение относится к тонкопленочному транзистору (TFT), содержащему подложку (100) со слоем (101) электрода затвора, наложенным и структурированным на ней, и изолирующим слоем (102) затвора, наложенным на слой электрода затвора и подложку.

Карбидокремниевое переключающее устройство и способ его производства // 2740124

В изобретении раскрывается карбидокремниевое переключающее устройство и метод его изготовления; устройство используется для уменьшения отношения сопротивления канала к сопротивлению устройства во включенном состоянии.