Способ изготовления полевых транзисторов

Способ изготовления полевых транзисторов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ, включающий нанесение на поверхность полупроводниковой подложки первого типа проводимости первого и второго диэлектрических слоев из двуокиси и нитрида кремния и первого слоя фоторезиста, формирование в них отверстий, легирование через отверстия примесью первого типа -проводимости приповерхностного слоя полупроводниковой подложки, удаление первого слоя фоторезиста, нанесение третьего диэлектрического слоя из двуокиси кремния на поверхность полупроводниковой подложки в отверстия в первом и втором-диэлектрических слоях, удаление первого и второго диэлектрических слоев, первое легирование приме сью второго типа проводимости приповерхностного слоя полупроводниковой подложки через отверстия в третьем диэлектрическом слое, нанесение четвертого диэлектрического слоя из двуокиси кремния на поверхность полупроводниковой подложки, нанесение слоя из поликристаллического кремния на поверхности третьего и четвертого диэлектрических слоев и формирование из него поликремниевой шины, второе легирование примесью второго типа проводимости приповерхностного слоя полупроводниковой подложки с частича ным перекрытием краев поликремниевой СО шины, отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности с работы полевого транзистора, перед первым легированием примесью второго типа проводимости на поверхность полупроводниковой подложки и третьего диэлектрического слоя наносят второй слой фоторезиста с отверстиями над оо поверхностью полупроводниковой подСП ложки, а после проведения легирова4 ния через эти отйерстия слой фотоОО резиста удаляют.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (SD4 Н 01 L 21 18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3440877/18-25 (22) 21.05.82 (46) 15.04.87. Бюл. Р 14 (72) В.И. Овчаренко и А.А. Кассихин (53) 621.382(088.8) (56) 1. Патент США N - 4104784, кл. В 01 J 17/00, опублик. 1978.

2. Патент США К- 4145233, кл. Н 01 L 21/26, опублик. 1979 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЕВЫХ

ТРАНЗИСТОРОВ, включающий нанесение на поверхность полупроводниковой подложки первого типа проводимости первого и второго диэлектрических слоев из двуокиси и нитрида кремния и первого слоя фоторезиста, формирование в них отверстий, легирование через отверстия примесью первого типа проводимости приповерхностного слоя полупроводниковой подложки, удаление первого слоя фоторезиста, нанесение третьего диэлектрического слоя из двуокиси кремния на поверхность полупроводниковой подложки в отверстия в первом и втором диэлектрических слоях, уда.ление первого и второго диэлектрических слоев, первое легирование примесью второго типа проводимости приповерхностного слоя полупроводниковой лодложки через отверстия в третьем диэлектрическом слое, нанесение четвертого диэлектрического слоя из двуокиси кремния на поверхность полупроводниковой подложки, нанесение слоя из поликристаллического кремния на поверхности третьего и четвертого диэлектрических слоев и формирование из него поликремниевой шины, второе легирование примесью второго типа проводимости приповерхностного слоя полупроводниковой подложки с частичным перекрытием краев поликремниевой шины, отличающийся тем, что, с целью увеличения надежности работы полевого транзистора, перед первым легированием примесью второго типа проводимости на поверхность полупроводниковой подложки и третьего диэлектрического слоя наносят второй слой фоторезиста с отверстиями над поверхностью полупроводниковой подложки, а после проведения легирования через эти отверстия слой фоторезиста удаляют.

»OaS >7

Изобретение относится к технологии изготовления полевого транзистора с обеднением и интегральных схем.

Оно может быть использовано при изготовлении узкоканальных ЩП-транзис- торов с обеднением для передачи высокоro уровня напряжения при мл»»ой потребляемой ими мощности и меньшей величине порогового напряжения.

Известен способ изготовления поле- 10 ваго транзистора, в котором за счет использования дополнительной фаталитографической операции диффузионный (антипаразитный) слой первого типа проводимости удален ат края отверстия в диэлектрическом слое и диффузионного слон второго типа проводимости (встроеннога канала). Использо-вание этого способа позволяет исключить влияние диффузионного слоя перво- го типа проводимости на проводимость диффузионного слоя второго типа проводимости (коэффициент влияния под-ложки на пороговое напряжение и на

7i величину пора гово го н апряже н ия ) .

Недостатком этого способа является низкая воспроиэводимость ширины канала из-за уходов размеров отверс-тия в диэлектрическом слое при его травлении. Заряд на границе раздела диэлектрических слоев разной толщины влияет на проводимость диффузионного слоя второго типа проводимости. Большая площадь, занимаемая диффузионным слоем первого типа проводимости, сни- 5 жает степень интеграции полупроводниковых схем. Наличие крутой 1зысокой ступеньки В отверстии диэлектрического слоя приводит к разрывам такавецу" щих шин.

Наличие положительного заряца нл границе диэлектрического слоя с полупроводниковой подложкой р-типа проводимости может привести к инверсии приповерхнастного слоя полупроводниковой подложки, к 1»шунтированию им полевого транзистора.Наиболее близким техническим решением является способ изготовления гс- -> >б левых транзисторов, включающий нане-сение на поверхность полупроводниковой подложки первого типа провацимости первого и второго диэлектр»-.=-еских слоев из двуокиси и нитрида кремния ээ и первого слоя фоторезиста, формирование в них отверстий, легирование через отверстия примесью первого типа проводимости. приповерхностногс лая пал«1прОВОдникОВОН псдлаж» и уда ление первого слоя фатарезиста, нанесение третьего диэлектрического слоя иэ двуокиси кремния нл поверхность полупроводниковой подложки в Отверстия В первом и втором циэлектрических слоях, удаление первого и:-.тарога циэлектрических слоев, первoe легиравание примесью Второго типа !ра

Надю»ости припанерхностнога слоя полупрсвадниковой подложки через отверстия в третьем диэлектрическом слое, нанесение четвертогс ди-J-.åêòðèческсго спая из двуoKHcH кремния на поверхность >Олунравоцниковой псдложки, нанесение слоя из поликристалли«»ссксго кремния va поверхности третьего и четвертого диэлектрических слаев и форм, «рсвание из него паликремниевай шины, второе легирование примесью второго типа проводимости припав

ВЕРХНОСТНСГО СЛОЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ пацлажки с частичным перекрытием краев папикремниевой шины.

Диффузионный слой первого типа проводимости является антипаразитным, третий диэлектрический слой — полевым окислам, четвертый диэлектрический слои — псдзлтF30рным диэлектрикам, па—

1«и!кремниевая шина F. ГО затВОрам,циффу з ионный слой B Tc! pÎ Bс» HIIp

Води»асти " В о трое нным кл нялОм .- диф фузиснные слои Втарагс типа проводим»>!". 11 — стокам и истоком Н>ДП-транзистора с аб! цн»»Вием.

Недостатком способа из> Отовления

iIOJIE" E3O1"О . РЛIIЗИСТОРЛ Я BJIB««ТСЯ НИЗКЛЯ нл,;»ежнсст»; ег0 рлботь: из-зл Влияния

ДиффУ З ИОНН О ГО СЛОЯ,:! ЛРЯДЛ НЛ !" Ра>1 И

» е диэлек:.-рических слоев,:.=B >с!IpOHB-Воцимасти размеров атверс.:ия В третьем диэлектрическом с»се, -iзм":ения тслщины диэлектричеoêo: с слоя нл гра— нице,, примыкающей 1< äIIB Jieêòð«»÷å скому слою,, нл 1»лрлметры правацимос-;и Встраеннага клнллл,, асабепнс при передаче через нег»> Bi!! скин на пряже!»1и,.

Зта пр1»всцет I! у13е.личению мсшнОс

ТИ р Пс ТРЕ»>3".ЯЕМОЙ IIO:I=- .BLI! РЛН ЗHCTO ром,. к увеличению егс температуры за счет протекания тока стока через участки Встраеннага к=-нл»гл,, примыкающие к 111»ф«>узнанному спою перно -О ти— пл прсводима» ти нри низком напряжении

МЕ>» Д>r 3 ЛТВ»7 РОМ ИСТО K»>I I i1 НОПЛОЖКОЙ, При передаче Высока»с нлнряжения из—

3 л o:-р л —: и с н и Я р л с1»р о с т р aн е и и Я ". б. 1 л с Т «1 ГI рi> c T I> ? H O 1 B Ð Í Í 0 1 О:-. Л р Я,,;: 1;; б О.IB—

108543 шое расстояние через эти участки канала ток стока не протекает. Т.е. эти участки не участвуют в передаче высокого напряжения, а только потребляют мощность. 5

Целью изобретения является увеличение надежности работы полевого транзистора.

Цель достигается тем, что в способе изготовления полевых транзисторов,10 включающем нанесение на поверхность полупроводниковой подложки первого типа проводимости первого и второго диэлектрических слоев из двуокиси и нитрида кремния и первого слоя фото- 15

v резиста, формирование в них отверстий, легирование через отверстия примесью первого тина проводимости приповерхностного слоя полупроводниковой подложки, удаление первого слоя фото-20 резиста, нанесение третьего диэлектрического слоя из двуокиси кремния на поверхность полупроводниковой подложки в отверстия в первом и втором диэлектрических слоях, удаление пер- 25 вого и второго диэлектрических слоев, первое легирование примесью второго типа проводимости приповерхно тного слоя полупроводниковой подложки через отверстия в третьем диэлек-ричес-3g ком слое, нанесение четвертого диэлектрического слоя из двуокиси кремния на поверхность полупроводниковой подложки, нанесение слоя из поликристаллического кремния на поверхности третьего и четвертого диэлектрических слоев и формирование из него поликремниевой шины, второе легирование примесью второго типа проводимости приповерхностного слоя полупро-4Q водниковой подложки с частичным перекрытием краев поликремниевой шины, перед первым легированием примесью второго типа проводимости на поверхность полупроводниковой подложки и 45 третьего диэлектрического слоя наносят второй слой фоторезиста с отверстиями над поверхностью полупроводниковой подложки, а после проведения легирования через эти отверстия слой 50 фоторезиста удаляют.

На фиг. 1 показана полупроводниковая подложка первого типа проводимости после нанесения на ее поверхность 55 первого диэлектрического слоя из двуокиси кремния, второго диэлектрического слоя на нитриде кремния, первого слоя фоторезиста, формирования в этих слоях отверстий и легирования через них примесью первого типа проводимости для образования диффузионного слоя в приповерхностном слое полупроводниковой подложки; на фиг.2 третий диэлектрический слой, нанесенный на поверхность полупроводниковой подложки после удаления первого слоя фоторезиста в отверстиях в первом и втором диэлектрических слоях, после удаления первого и второго диэлектрических слоев; на фиг. 3 — дополнительное нанесение второго слоя фоторезиста и формирование в нем отверстия над поверхностью полупроводниковой подложки после легирования примесью второго типа проводимости для формирования диффузионного слоя; на фиг. 4 — то же сечение после нанесения слоя диэлектрика и поликристаллического кремния; на фиг. 5 — продольное сечение полевого транзистора после дополнительного легирования примесью второго типа проводимости приповерхностного слоя полупроводниковой подложки для формирования диффузионного слоя с частичным перекрытием краев поликремниевой шины.

Принятые обозначения: полупроводниковая подложка первого типа прово-. димости 1, двуокись кремния 2, нитрид кремния 3, слой фоторезиста 4, диффузионный слой 5, третий диэлектрический слой 6, второй слой фоторезиста 7, диффузионный слой 8, диэлектрический слой 9, слой поликристаллического кремния l0 диффузионные слои l 1, 12.

Способ изготовления полевого транзистора заключается в следующем.

На поверхность полупроводниковой подложки 1 первого типа проводимости (фиг. 1) наносят первый диэлектрический слой 2 из двуокиси кремния, второй диэлектрический слой 3 из нитрида кремния и первый слой фоторезиста 4. В этих слоях формируют отверстия, проводят легирование примесью первого типа проводимости для образования диффузионного слоя 5 в .приповерхностном слое полупроводниковой подложки 1. После чего первый слой фоторезиста 4 удаляют.

На поверхности полупроводниковой подложки 1 выращивают третий диэлектрический слой б из двуокиси кремния.

Поскольку нитрид кремния является маской, предотвращающей окисление по l085437 его диэлектрического слоя на расстояние, превышающее максимальную ширину распространения области пространственного заряда диффузионного слоя второго типа проводимости в полупроводниковую подложку, исключено влияние диффузионного слоя первого типа проводимости, заряда на границе раздела третьего и четвертого диэлектрических слоев, неоднородности толщины 10 четвертого диэлектрического слоя на пороговое напряжение и коэффициент влияния подложки на пороговое напряжение, на проводимость встроенного канала. Так как ширина канала опреде- 15 ляется шириной отверстия во втором слое фотореэиста, а не шириной отверстия в третьем диэлектрическом слое и в первом слое фоторезиста, то это позволяет повысить воспроизводи- 20 мость ширины канала. Это позволяет сократить мощность, потребляемую транзистором, использовать транзисторы с меньшей шириной канала и меньшей концентрацией примеси встроенного канала при передаче через транзистор высокого напряжения, что повышает надежность работы полевого транзистора.

3а базовый объект принят способ 30 изготовления полевых транзисторов с обеднением схемы обрамления электрически программируемого постоянного запомииающего устройства типа

573РФ2, который одновременно является и прототипом.

По отношению к базовому объекту и прототипу основным преимуществом является повышение надежности работы полевого транзистора с обеднением за счет уменьшения потребляемой им мощности„ разогрева кристалла, увеличения воспроизводимости ширины канала, из-за исключения влияния диффузионного слоя первого типа проводимости, заряда на границе раздела диэлектрических слоев разной толщины, неоднородности толщины подэатворного диэлектрика на пороговое напряжение и коэффициент влияния подложки на пороговое напряжение.

Экспериментально на тестовых структурах показано, что за счет использования данного способа при удалении встроенного канала на 3-4 мкм пороговое напряжение уменьшается на 0 5 3 коэффициент влияния подложки на пороговое напряжение уменьшается с 1,2 В (И до О, 55 В, что позволило сократить мощность, потребляемую высоковольтными полевыми транзисторами на полупррводниковой подложке КДБ 20, в 2,4 раза при передаче напряжения 25 В.

1085ч37

Корректор С, Шекмар

Редактор П. Горькова Техред И.Ходанич

Заказ 1328/2 Тираж 699

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4