Способ изготовления тонкопленочного транзистора
Владельцы патента RU 2515334:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова (КБГУ) (RU)
Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления тонкопленочных транзисторов. В способе изготовления тонкопленочного транзистора на подложку из монокристаллического кремния с термически выращенным слоем окиси кремния последовательно плазмохимическим осаждением из газовой фазы при температуре подложки 300оС осаждают слой нелегированного α-Si n--типа толщиной 300 нм и слой легированного фосфором микрокристаллического кремния n+-типа толщиной 20 нм, между стоком и истоком формируют термически слой оксида кремния толщиной 200 нм, углубленный в слой аморфного кремния, затем наносят 500 нм слой SiO2 методом химического осаждения из газовой фазы при 250°C, затем образцы отжигают в атмосфере водорода при 350°C в течение 30 минут. Техническим результатом изобретения является снижение токов утечек, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов. 1 табл.
Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления тонкопленочных транзисторов.
Известен способ изготовления тонкопленочного транзистора (патент 4990977 США, МКИ H01L 29/78) путем последовательного формирования на подложке слоя электрода затвора, подзатворного диэлектрика, полоски электрода истока, полупроводникового слоя, покрывающего диэлектрик и окружающего полоски истока и электрод стока. При этом канал транзистора состоит из участка между полосками истока и диэлектрика, где ток течет параллельно поверхности подложки, и участка между полосками с линиями тока, перпендикулярным поверхности подложки. В таких тонкопленочных транзисторах образуются механические напряжения, которые приводят к созданию дефектов, ухудшающих параметры приборов.
Наиболее близким является способ изготовления транзистора (заявка 2133929 Япония, МКИ H01L 21/336) путем формирования толстого слоя окисла вокруг активной структуры и сильнолегированного слоя под этим окислом для уменьшения утечек. Участок p-подложки для формирования истока-канала-стока защищают поверх окисла затвора маской, препятствующий окислению, проводят имплантацию As для образования сильнолегированного слоя и глубокое окисление для изоляции. Далее проводят имплантацию бора B для легирования слоя канала, формируют электрод затвора, проводят имплантацию As для создания областей истока и стока, а также операции формирования контактно-металлизационной системы.
Недостатками этого способа являются:
- низкая стабильность;
- низкая технологическая воспроизводимость;
- повышенные токи утечки.
Задача, решаемая изобретением, - снижение токов утечек, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.
Задача решается путем формирования на подложку из монокристаллического кремния с термически выращенным слоем окиси кремния слоя аморфного кремния n--типа толщиной 300 нм и 20 нм слоя легированного фосфором микрокристаллического кремния n+-типа.
Технология способа состоит в следующем: на подложку из монокристаллического кремния с термически выращенным 400-нм слоем окиси кремния, плазмохимическим осаждением из газовой фазы при температуре подложки 300°С последовательно осаждают слой нелегированного α-Si n--типа толщиной 300 нм и 20-нм слой легированного фосфором микрокристаллического кремния n+-типа. Между стоком и истоком формируют термически слой оксида кремния толщиной 200 нм, углубленный в слой аморфного кремния, который служит в качестве подзатворного диэлектрика. Затем наносят 500-нм слой SiO2 методом химического осаждения из газовой фазы при 250°C и с помощью фотолитографии стравливают этот слой, оставляя его только на областях истока и стока. Области истока и стока выполнены из микрокристаллического кремния, который обладает низким удельным сопротивлением, обеспечивает уменьшение паразитного сопротивления истока и стока и снижения токов утечки. Потом вскрываются контактные окна, напыляется Al и формируется рисунок металлизации. Затем образцы отжигают в атмосфере водорода при 350°C в течение 30 мин. По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы тонкопленочные транзисторы. Результаты обработки представлены в таблице.
| Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по стандартной технологии | Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по предлагаемой технологии | ||
| Ток утечки I ут·1010 A | Плотность дефектов, см-2 | Ток утечки 1 ут·1010 A | Плотность дефектов, см-2 |
| 4,7 | 1,5·104 | 0,6 | 3,4·102 |
| 4,5 | 1,8·104 | 0,4 | 4,6·102 |
| 4,5 | 2,7·104 | 0,5 | 3,4·102 |
| 5,3 | 1,2·104 | од | 1,1·102 |
| 5,2 | 2,5·104 | 0,6 | 1,5·102 |
| 5,7 | 1·104 | 0,7 | 0,7·102 |
| 4,6 | 4,6·104 | 0,3 | 7,5·102 |
| 4,9 | 3,5·104 | 0,6 | 2,2·102 |
| 4,4 | 8·104 | 0,2 | 8,9·102 |
| 4,9 | 2·104 | 0,4 | 2,1·102 |
| 4,7 | 3,2·104 | 0,6 | 2,4·102 |
| 5,4 | 1,7-Ю4 | 0,7 | 1,9-Ю2 |
| 5,0 | 5·104 | 0,3 | 4,4·102 |
Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур, на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 18,5%.
Технический результат: снижение токов утечек, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов.
Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.
Предложенный способ изготовления тонкопленочного транзистора путем формирования на подложку из монокристаллического кремния с термически выращенным слоем окиси кремния слоя аморфного кремния n--типа толщиной 300 нм и 20-нм слоя легированного фосфором микрокристаллического кремния n+-типа позволяет повысить процент выхода годных приборов, улучшить их качество и надежность.
Способ изготовления тонкопленочного транзистора, включающий формирование электродов затвора, контактов истока и стока, изолирование затвора слоем диоксида кремния, отличающийся тем, что на подложку из монокристаллического кремния с термически выращенным слоем кремния последовательно плазмохимическим осаждением из газовой фазы при температуре подложки 300°C осаждают слой нелегированного α-Si n--типа толщиной 300 нм и слой легированного фосфором микрокристаллического кремния n+-типа толщиной 20 нм, между стоком и истоком формируют термически слой оксида кремния толщиной 200 нм, углубленный в слой аморфного кремния, затем наносят 500-нм слой SiO2 методом химического осаждения из газовой фазы при 250°C, затем образцы отжигают в атмосфере водорода при 350°C в течение 30 мин.
