Способ формирования оксинитрида кремния
Владельцы патента RU 2770173:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова» (КБГУ) (RU)
Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов. Способ формирования полевого транзистора согласно изобретению включает процессы создания защитного изолирующего слоя оксинитрида кремния на полупроводниковой подложке, активных областей полевого транзистора и электродов к ним, при этом слой оксинитрида кремния формируют бомбардировкой пластин кремния р-типа при комнатной температуре ионами азота N+2 и кислорода O+2 с общей дозой ионов 1.1017-1.1018 см-2, энергией 30 кэВ, при плотности тока ионного пучка 10-15 мкА/см2 с последующей термообработкой в вакууме сначала при температуре 550°С в течение 2 ч 15 мин, а затем при температуре 900°С в течение 15 мин. Изобретение обеспечивает повышение устойчивости приборов к воздействию горячих носителей за счет использования в качестве подзатворных изоляторов более устойчивого к дефектообразованию материала - оксинитрида кремния. 1 табл.
Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления оксинитрида кремния устойчивого к дефектообразованию и воздействию горячих носителей.
Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Патент США 5369297, МКИ H01L 29/78] путем создания окисла кремния и азотированного оксидного слоя в качестве подзатворного диэлектрика. В полевых транзисторах с целью расширения диапазона рабочих токов участок подзатворного слоя диоксида кремния, ближайший к стоку, подвергается азотированию. В таких приборах из-зане технологичности формирования азотированного оксидного слоя образуется большое количество дефектов, которые ухудшают электрические параметры приборов.
Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Патент США 5362686, МКИ H01L 21/02] с защитным изолирующим слоем оксинитрида кремния на полупроводниковой подложке после выполнения разводки межсоединения, используя метод осаждения из паровой фазы силана и азотосодержащего газа.
Недостатками этого способа являются:
- высокая дефектность
- низкая технологичность
- высокие значения токов утечек.
Задача решаемая изобретением - снижение дефектности и повышения устойчивости к воздействию горячих носителей, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.
Задача решается формированием пленки оксинитрида кремния бомбардировкой пластин кремния р-типа при комнатной температуре ионами азота N+2 и кислорода О+2, с общей дозой ионов 1.1017-1.1018см-2, энергией 30кэВ, при плотности тока ионного пучка 10-15мкА/см2, с последующей термообработкой в вакууме сначала при температуре 550°С в течение 2час 15мин, а затем при температуре 900°С в течение 15мин.
Технология способа состоит в следующем: на кремниевой пластине р-типа проводимости формируют пленки оксинитрида кремния методом ионной имплантации, бомбардировкой пластин кремния при комнатной температуре ионами азота N+2 и кислорода О+2, с общей дозой ионов 1.1017-1.1018см-2, энергией 30кэВ, при плотности тока ионного пучка 10-15мкА/см2, с последующей термообработкой в вакууме сначала при температуре 550°С в течение 2час 15мин, а затем при температуре 900°С в течение 15мин. Использование в качестве подзатворных изоляторов более устойчивого к дефектообразованию материалов-оксинитрида кремния-приводит к тому, что вероятность дефектообразования уменьшается и обеспечивает повышения устойчивости приборов к воздействию горячих носителей. Активные области полупроводникового прибора и электроды к ним изготовлены по стандартной технологии.
По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты обработки представлены в таблице.
| Параметры полупроводникового прибора, изготовленного по стандартной технологии | Параметры полупроводникового прибора, изготовленного по предлагаемой технологии | |||
| № | плотность дефектов, см-2 | токи утечки, 1011,А, |
плотность дефектов, см-2 | токи утечки, 1011,А, |
| 1 | 7,5 | 5,1 | 0,9 | 0,3 |
| 2 | 8,1 | 7.3 | 0,8 | 0,7 |
| 3 | 6,6 | 7,7 | 0,7 | 0,5 |
| 4 | 8,4 | 8,4 | 0,85 | 0,4 |
| 5 | 7,4 | 8,5 | 0,81 | 0,8 |
| 6 | 6,8 | 5,5 | 0,73 | 0,6 |
| 7 | 8,2 | 8,4 | 0,94 | 0,7 |
| 8 | 7,1 | 7,1 | 0,86 | 0,6 |
| 9 | 8,5 | 6,5 | 0,7 | 0,52 |
| 10 | 7,6 | 7,6 | 0,64 | 0,6 |
| 11 | 6,3 | 7,2 | 0,62 | 0,4 |
| 12 | 6,4 | 6,3 | 0,9 | 0,5 |
| 13 | 6,5 | 6,1 | 0,7 | 0,8 |
Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 18,7%.
Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.
Предложенный способ формирования оксинитрида кремния бомбардировкой пластин кремния р-типа при комнатной температуре ионами азота N+2 и кислорода О+2 с общей дозой ионов 1.1017-1.1018см-2, энергией 30кэВ, при плотности тока ионного пучка 10-15мкА/см2, с последующей термообработкой в вакууме сначала при температуре 550°С в течение 2час 15мин, а затем при температуре 900°С в течение 15мин позволяет, повысить процент выхода годных приборов, и улучшит их надёжность.
Технический результат: снижение дефектности и повышения устойчивости к воздействию горячих носителей, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличения процента выхода годных.
Способ формирования полевого транзистора, включающий процессы создания защитного изолирующего слоя оксинитрида кремния на полупроводниковой подложке, активных областей полевого транзистора и электродов к ним, отличающийся тем, что слой оксинитрида кремния формируют бомбардировкой пластин кремния р-типа при комнатной температуре ионами азота N+2 и кислорода O+2 с общей дозой ионов 1.1017-1.1018 см-2, энергией 30 кэВ, при плотности тока ионного пучка 10-15 мкА/см2 с последующей термообработкой в вакууме сначала при температуре 550°С в течение 2 ч 15 мин, а затем при температуре 900°С в течение 15 мин.
