Способ изготовления транзистора с зависимым контактом к подложке

Авторы патента:

Шоболова Тамара Александровна (RU)

Мокеев Александр Сергеевич (RU)

Рудаков Сергей Дмитриевич (RU)

H01L29/78 - с полевым эффектом, создаваемым при помощи изолированного затвора

Владельцы патента RU 2758413:

Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") (RU)

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении транзисторов на пластине кремний на изоляторе (КНИ) с широкой областью применения. Техническим результатом предлагаемого решения является расширение области применения транзистора с двумя слоями поликремния и с зависимым контактом к подложке. Технический результат достигается тем, что при изготовлении транзистора с зависимым контактом к подложке, включающем формирование на пластине кремний на изоляторе областей стока, истока, совмещенного с контактом к подложке, и затвора, состоящего из двух слоев поликремния, зависимый контакт к подложке выполняют путем создания сильнолегированной области кремния, которую соединяют с подложкой транзистора посредством легированной дополнительной области кремния. 13 ил.

В патенте US 6154091 H01L 25/00 от 02.07.1999 описан способ изготовления транзистора на КНИ пластине с контактом к подложке, совмещенным с истоком.

Структура данного транзистора формировалась по стандартной самосовмещенной технологии изготовления метал-окисел-полупроводник (МОП) транзистор на КНИ. Особенность данного изобретения заключается в «Г»-образной форме слоя поликремния, где исток совмещен с контактом к подложке. Слой поликремния между контактами истока и стока является затвором транзистора. Недостатком данной технологии является то, что часть слоя поликремния, отделяющего сток от контакта к подложке - создает дополнительную паразитную емкость затвора, что отрицательно влияет на скоростные характеристики транзистора и устройства, изготовленного на базе данного транзистора.

В патенте RU 2477904 CI H01L 29/78, опубл. 20.03.13 бюл. №8, описан способ изготовления транзистора на КНИ с контактом к подложке.

Структура данного транзистора включает области мелкощелевой изоляции, область кармана ретроградного профиля распределения примеси типа 2 глубиной на всю толщину слоя кремний на изоляторе, область поликремниевого затвора, легированного ионами примеси типа 2, области, слаболегированные примесью типа 1 (слаболегированная область), спейсер, область стока, сформированную с одной стороны затвора высоколегированными ионами примеси типа 1 глубиной на всю толщину слоя кремний на изоляторе, область истока, сформированную с другой стороны затвора высоколегированными ионами примеси типа 1 глубиной на часть толщины слоя кремний на изоляторе и область контакта к карману, сформированного примесью типа 2, электрически соединенной с истоком за счет силицида, область высоколегированного контакта к карману располагается под областью истока и имеет ширину, равную ширине истока, при этом электрическое соединение силицидом областей истока и контакта к карману осуществляется в канавке, сформированной в области истока глубиной, равной или превышающей глубину области истока, и шириной, равной ширине истока. Недостатком данной технологии является высокая паразитная емкость затвора транзистора, что влияет на его скоростные характеристики.

В патенте US №6960810 В2 от 30.05.2002 описан способ изготовления транзистора с двумя слоями поликремния, в котором контакт к подложке совмещен с истоком, выбранный за прототип. Такой транзистор обладает меньшим паразитным сопротивлением, высоким временем переключения, чем ранее описанные варианты. Недостатком является то, что способ не позволяет создать широкий транзистор, тем самым такого типа транзисторы невозможно использовать в элементах ввода и вывода схем.

Задачей изобретения является создание высокоскоростного транзистора на КНИ с зависимым контактом к подложке, который возможно использовать в элементах ввода и вывода схем.

Техническим результатом предлагаемого решения является расширение области применения транзистора с двумя слоями поликремния и с зависимым контактом к подложке.

Технический результат достигается тем, что в способе создания транзистора КНИ с зависимым контактом к подложке, включающем формирование на пластине кремний на изоляторе областей стока, истока, совмещенного с контактом к подложке и затвора, состоящего из двух слоев поликремния, зависимый контакт к подложке выполняют путем создания сильнолегированной области кремния, которую соединяют с подложкой транзистора посредством легированной дополнительной области кремния.

Изобретение поясняют следующие фигуры.

На фигуре 1 представлен фрагмент топологии части транзистора с затвором, состоящим из двух слоев поликремния.

На фигурах 2, 3, 5, 6, 8, 12 представлены основные этапы реализации способа изготовления транзистора с зависимым контактом к подложке в сечении А.

На фигурах 4, 7, 9, 11 представлены основные этапы реализации способа изготовления транзистора с зависимым контактом к подложке в сечении В.

На фигуре 10 приведено изображение транзистора в сечении С.

На фигуре 13 приведено распределение напряженности электрического поля в кремниевом слое.

Н фигурах 1-12 приняты следующие обозначения:

1 -исток транзистора;

2 - сток транзистора;

3 - затвор, состоящий из двух слоев поликремния;

4 - совмещенный с истоком контакт к подложке;

5 - кремниевый нижний слой пластины кремний на изоляторе (КНИ);

6 - слой захороненного оксида кремния;

7 - область нелегированного кремния;

8 - область слаболегированного кремния, включающая область легированного кремния (карман), контакта к подложке;

9 - слой подзатворного диэлектрика (оксид кремния);

10 - первый слой поликремния;

11 - слой нитрида кремния;

12 - сильнолегированная область кремния (область охраны);

13 - дополнительная область легированного кремния (область ДА), соединяющая контакт к подложке и подложку транзистора;

14 - первый слой оксида кремния;

15 - второй слой оксида кремния;

16 - второй слой поликремния;

На фигуре 10 приведено изображение транзистора в сечении С, где:

17 - области слаболегированного кремния (области LDD);

18 - спейсеры транзистора.

Процесс изготовления транзистора с зависимым контактами к подложке реализуется следующим образом.

На пластине КНИ, состоящей из кремниевого нижнего слоя 5 пластины кремний на изоляторе (КНИ), слоя захороненного оксида кремния 6, нелегированного кремния 7 методом ионной имплантации формируют область слаболегированного кремния 8. Затем формируют путем термического окисления слой подзатворного диэлектрика 9. Далее осаждением с последующей фотолитографией, имплантацией примеси и травлением по маске формируют первый слой поликремния 10 и нитрида кремния 11 (фиг. 2).

Затем создаются области охраны 12 путем ионной имплантации (фиг. 3).

Далее после осаждения первого слоя оксида кремния 14 и последующего реактивного травления по маске, первого слоя оксида кремния и кремния формируют кремниевую область (кремниевый островок), включающую область слаболегированного кремния 8 (фиг. 4, 5) и область ДА 13 (фиг. 4).

После формирования кремниевого островка создается изоляция путем низкотемпературного осаждения второго слоя оксида кремния 15, травления по маске инверсного актива и области контакта к подложке с дальнейшей химико-механической полировкой с последующим удалением нитрида кремния (фиг. 6, 7).

Далее производят осаждение второго слоя поликремния 16 (фиг. 8) и дальнейшее формирование затвора 3 путем травления по маске (фиг. 9).

Затем формируют области LDD 17 методом ионной имплантации примеси по фотокопии (ФК) N+, P+ и спейсеров 18 методом осаждения оксида кремния и процесса безмасочного травления (фиг. 10).

Затем проводится формирование сильнолегированных областей истока 1, стока 2 (фиг. 10) и контакта к подложке 4 ионной имплантацией по маске (фиг. 11, 12).

Далее процесс завершается стандартным способом формирования самосовмещенного силицида, изоляции, контактов и металлов.

Данная технология изготовления позволяет изготавливать широкий транзистор (до 35 мкм), на котором может быть расположено до 11 равносильных совмещенных с истоком контактов к подложке.

На фигуре 13 приведено распределение напряженности электрического поля в кремниевом слое, диной 35 мкм, толщиной 0,2 мкм, легированным бором 10¹⁵ см^-3, где на одном контакте было подано напряжение 3,3 В, другой заземлен. Данные расчеты были получены посредством моделирования в САПР TCAD с использованием квазигидродинамической модели. Таким образом, ширина транзистора с совмещенным контактом к подложке зависит от расстояния между контактами к подложке структуры.

Таким образом, можно получить широкий транзистор с совмещенным с истоком контактом к подложке, что позволяем использовать его в элементах ввода и вывода схем.

Способ создания транзистора КНИ с зависимым контактом к подложке, включающий формирование на пластине кремний на изоляторе областей стока, истока, совмещенного с контактом к подложке, и затвора, состоящего из двух слоев поликремния, отличающийся тем, что зависимый контакт к подложке выполняют путем создания сильнолегированной области кремния, которую соединяют с подложкой транзистора посредством легированной дополнительной области кремния.

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.

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. Согласно настоящему изобретению верхняя структура устройства дважды подвергается обработке методом эпитаксиального наращивания, при этом концентрация примеси вторичной эпитаксиальной канальной области ниже, чем в области латерального легирования кармана Р-типа; концентрация примеси вторичной эпитаксиальной N+ области намного выше, чем в области латерального легирования кармана Р-типа; концентрация примеси N+ области намного выше, чем в области латерального легирования кармана Р-типа.

Способ изготовления транзистора с независимым контактом к подложке // 2739861

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении транзисторов на пластине кремний на изоляторе (КНИ) с широкой областью применения. Способ изготовления транзистора с независимым контактом к подложке включает формирование на пластине кремний на изоляторе областей стока, истока, затвора, состоящего из двух слоев поликремния, при этом согласно изобретению независимый контакт к подложке выполняют путем создания сильнолегированной области кремния вне активной области транзистора, которую соединяют с транзистором посредством дополнительной легированной области кремния.

Способ изготовления транзистора с независимым контактом к подложке // 2739861

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении транзисторов на пластине кремний на изоляторе (КНИ) с широкой областью применения. Способ изготовления транзистора с независимым контактом к подложке включает формирование на пластине кремний на изоляторе областей стока, истока, затвора, состоящего из двух слоев поликремния, при этом согласно изобретению независимый контакт к подложке выполняют путем создания сильнолегированной области кремния вне активной области транзистора, которую соединяют с транзистором посредством дополнительной легированной области кремния.

Изготовление свободного от дефектов устройства на основе ребра в области поперечного эпитаксиального наращивания // 2737136

Изобретения могут быть использованы в электронных устройствах на подложке, например в транзисторах, интегральных схемах и т.д. Ребра электронного устройства могут быть сформированы путем эпитаксиального выращивания первого слоя материала поверх поверхности подложки на дне щели, сформированной между боковыми стенками областей узкощелевой изоляции (STI).

Полупроводниковое устройство и способ его изготовления // 2719569

Изобретение относится к полупроводниковому устройству и способу его изготовления. Полупроводниковое устройство содержит первую дрейфовую область (4) с первым типом проводимости, сформированную на первой основной поверхности подложки (1), и вторую дрейфовую область (41) с первым типом проводимости, сформированную на первой основной поверхности подложки (1), причем вторая дрейфовая область формируется таким образом, что она доходит до более глубокой позиции подложки (1), чем позиция первой дрейфовой области (4).

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.

Полупроводниковое устройство // 2705761

Полупроводниковое устройство включает в себя: канавку электрода затвора, сформированную в контакте с дрейфовой областью, областью кармана и областью истока; электрод затвора, сформированный на поверхности канавки электрода затвора через изолирующую пленку; канавку электрода истока в контакте с канавкой электрода затвора; электрод истока, электрически соединенный с областью истока; и проводку затвора, электрически изолированную от электрода истока и сформированную внутри канавки электрода истока в контакте с электродом затвора.

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.

Электронное устройство на основе одноэлектронного транзистора, реализующее отрицательное дифференциальное сопротивление // 2759243

Изобретение относится к нанотехнологиям, а конкретно к технологиям изготовления одноэлектронных транзисторов, которые могут быть использованы для конструирования новых вычислительных, коммуникационных и сенсорных устройств. Электронное устройство на основе одноэлектронного транзистора включает подложку с расположенными на ней электродами стока и истока, управляющими электродами затвора, при этом электроды стока и истока выполнены из проводящего материала, расположены в одной плоскости с образованием зазора и соединены с помощью мостика, содержащего от 2 до 10 примесных атома в его квазидвумерном слое, при этом примесные атомы расположены на расстоянии друг от друга, обеспечивающем туннелирование электронов и создание отрицательного дифференциального сопротивления при подаче напряжения на электроды стока и истока. Изобретение обеспечивает возможность создания электронного устройства на основе одноэлектронного транзистора, реализующего отрицательное дифференциальное сопротивление и имеющего размеры рабочей области до 50 нм. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 ил.