Способ изготовления тонкопленочного транзистора

Способ изготовления тонкопленочного транзистора

Реферат

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 A_s для образования сильнолегированного слоя и глубокое окисление для изоляции. Далее проводят имплантацию бора B для легирования слоя канала, формируют электрод затвора, проводят имплантацию A_s 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.