Способ изготовления полевых транзисторов с самосовмещенным затвором

 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении полевых транзисторов, работающих на частотах в несколько десятков гигагерц. Целью изобретения является повышение воспроизводимости величины зазоров между активными областями. Цель достигается тем, что в качестве подножки берут арсенид галлия, а затвор выполняют из ниобия либо нитрида ниобия. Формируют маскирующее покрытие под изготовление областей истока и стока. Затем проводят термообработку в атмосфере сухого кислорода при 400-600^oС. Отжигают подложку в среде водорода при 640-700^oС. Формируют области истока и стока. 10 ил.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении полевых транзисторов и интегральных схем, работающих на частотах в несколько десятков гигагерц. Положительный эффект в данном способе основан на насыщающемся характере зависимости толщины окисляемого слоя от времени, в результате чего по достижению оксидом заданной толщины (она является функцией температуры) процесс роста оксида прекращается, так как образовавшийся оксид пассивирует поверхность материала подложки и материала затвора от дальнейшего окисления. Сильное различие в скоростях окисления на крутом и пологом участках кривой зависимости толщины от времени обеспечивает высокую точность размеров формируемых зазоров. Диапазон предлагаемых температур 400-600^oС при термическом окислении материала подложки и затвора (нитрида ниобия, ниобия) снизу ограничен неоднородностью толщины образующихся оксидов, а сверху появлением в материале подложки модификаций оксидов, удаление которых данным способом в восстановительной атмосфере водорода невозможно, при этом резко возрастает скорость окисления и рост оконца до толщин ≈1 мкм протекает практически без тенденции к насыщению. Диапазон температур отжига (сублимации оксидов подложки) снизу ограничен температурами разложения оксидов материала подложки и температурой перевода оксида Nb₂O₅ (образующегося в процессе окисления) в оксид Nb₂O. Сверху температурный диапазон отжига ограничен температурами, при которых наблюдается резкое нарушение стехиометрии состава поверхности подложки (по результатам оже-спектроскопии). Диапазон указанных времен окисления ограничен временами, соответствующими выходу кривой зависимости толщины окисления от времени на пологий участок. Характерные же времена выхода кривой указанной зависимости на пологий участок зависят от температуры окисления. На фиг. 1 10 показана последовательность операций. На поверхности подложки арсенида галлия 1 посредством фотолитографии формируют рисунок (фиг. 1) на маскирующем покрытии 2, последовательно наносят пленки нитрида ниобия 3 (толщиной 1500) и оксида кремния 4 (толщиной 1000) (фиг. 2), взрывным растворением покрытия формируют сэндвич нитрид ниобия (будущий затвор) оксид кремния (фиг. 3), с помощью обратной литографии (слой покрытия 6) формируют маскирующее покрытие 5 из оксида кремния (фиг. 4), выделяющее области расположения будущих истоков и стоков (фиг. 5). Затем проводят термическое окисление открытых боковых поверхностей затвора из нитрида ниобия 3 и поверхности будущих областей истока и стока в атмосфере "сухого" кислорода при 450^oС в течение 20 мин (фиг. 6), затем проводят обработку полученных оксидов 7 подложки и оксидов нитрида ниобия 8 в водороде при 650^oС, при которой оксиды подложки удаляются, а оксиды ниобия из формы Nb₂O₅ переходят в форму Nb₂O и селективно по отношению к материалу подложки и затвора удаляют оксид Nb₂О в водном растворе соляной кислоты (1:1) (фиг. 7). Затем имплантируют легирующую примесь в области 9 будущих истоков и стоков (фиг. 8), напыляют материал 10 электродов истока и стока (фиг. 9) и, растворяя взрывным способом указанное выше маскирующее покрытие 4, 6, получают области истока, стока и затвора, разделенные зазорами (фиг. 10), затем маскируют поверхность оксидов кремния и проводят в водороде отжиг дефектов от имплантации примеси и активацию проводимости, а также отжиг затвора при 650^oС в течение 20 мин, затем снимают маскирующее покрытие и при необходимости проводят операции коммутации транзисторов в схемы. Данный способ изготовления полевого транзистора с самосовмещенным затвором вследствие улучшения однородности длин зазоров затвор-исток и затвор-сток по плоскости пластины позволяет существенно увеличить степень интеграции и процент выхода годных ИС. 2 4 6 8

Формула изобретения

1. Способ изготовления полевых транзисторов с самосовмещенным затвором, включающий формирование на подложке арсенида галлия затвора из ниобия либо нитрида ниобия и маскирующего затвор покрытия, формирование маскирующего покрытия под изготовление областей истока и стока, формирование областей стока и истока, отличающийся тем, что, с целью повышения воспроизводимости величины зазоров между истоком, стоком и затвором, после формирования покрытия под изготовление областей стока и истока проводят окисление подложки в атмосфере "сухого" кислорода при 400 600^oС в течение 5 90 мин, затем отжигают подложку в среде водорода при 640 700^oС в течение 10 50 мин, а после формирования областей истока и стока удаляют маскирующее покрытие затвора. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью улучшения электрофизических параметров транзисторов, отжиг проводят в среде водорода, дополнительно содержащей мышьяк при относительных расходах последних 10:(0,25 1) молярных объемов соответственно.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10