Способ изготовления тонкопленочного транзистора

Способ изготовления тонкопленочного транзистора

Реферат

Изобретения относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления тонкопленочных транзисторов с пониженной плотностью дефектов.

Известен способ изготовления тонкопленочного транзистора [Заявка 1276765 Япония, МКИ H01L 29/78] путем создания на стеклянной подложке квантово- размерной гетероструктуры Si/Ge/Si, которая покрывается изолирующим слоем. Боковые части структуры легируются фосфором для снижения последовательного сопротивления, а затвор из поликристаллического n-слоя кремния изолируется слоем диоксида кремния. В таких приборах из-за рассогласования кристаллических решеток образуются дефекты, которые ухудшают параметры полупроводниковых приборов.

Известен способ изготовления тонкопленочного транзистора [Заявка 225037 Япония, МКИ H01L 21/336] путем последовательного создания на диэлектрической подложке, со сформированными на ней электродами затворов, слоя диэлектрика затвора из нитрида кремния, слоя аморфного кремния, а на участке электрода затвора поверх слоя аморфного кремния формируется область из нитрида кремния. Затем без нарушения вакуума осаждаются слой аморфного кремния 100 нм и слой кремния толщиной 30 нм, легированный фосфором. Электроды истока и стока формируются путем удаления части слоев кремния.

Недостатками этого способа являются:

- повышенная плотность дефектов в структурах;

- низкая технологичность;

- образование механических напряжений.

Задача, решаемая изобретением: снижение плотности дефектов в полупроводниковых приборах, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышения качества и увеличения процента выхода годных.

Задача решается путем формирования аморфной пленки кремния толщиной 430 нм в ВЧ тлеющем разряде в силане при температуре подложки 250°C и последующей имплантации ионов фтора с энергией 25 кэВ, дозой 10¹⁴-5·10¹⁵ см^-2 и проведения отжига в атмосфере азота при температуре 200-220°C в течение 60 мин. Атомы фтора выступают в качестве междоузельных акцепторов, компенсируя n-примесь атомов фосфора в областях контактов и подавляет диффузию алюминия в процессе активационного отжига.

Технология способа состоит в следующем: при изготовлении тонкопленочного транзистора в качестве подложки использовали сильнолегированные монокристаллические пластины кремния n⁺-типа. Затем выращенный термическим окислением в сухом кислороде при 1000°C слой диоксида кремния толщиной 110 нм использовался в качестве изолятора затвора. В последующем формировали пленки аморфного кремния толщиной 430 нм в ВЧ тлеющем разряде в силане при температуре подложки 250°C и имплантировали ионы фтора с энергией 25 кэВ, дозой 10¹⁴-5·10¹⁵ см^-2. После имплантации образцы отжигались в атмосфере азота при температуре 200-220°C в течение 60 мин, а пассивирующий слой оксида кремния толщиной 150 нм наносили в плазме газовой смеси SiH₄ и N₂O при температуре 250°C в соотношении газовых потоков 15:85. В этом слое вытравливались окна для контактов истока и стока. Затем для создания тонкого n⁺ аморфного кремниевого слоя проводилась имплантация ионов фосфора энергией 30 кэВ и дозой 10¹⁶ см^-2, пластины металлизировались алюминием и на них формировались контакты с использованием фотолитографии. Для формирования омических контактов проводили после имплантационный отжиг при температуре 200°C в течение 30 мин.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты обработки представлены в таблице.

Параметры п/п структур, изготовленных по стандартной технологии	Параметры п/п структур, изготовленных по предлагаемой технологии
Дрейфовая подвижность, см2/В·с	плотность дефектов, см-2	Дрейфовая подвижность, см2/В·с	плотность дефектов, см-2
2,3	4,8·106	4,7	2,5·104
3,1	4,1·106	6,0	2,2·104
4,5	2,8·106	8,8	1,1·104
2,7	4,5·106	5,3	2,7·104
4,2	3,0·106	8,1	1,3·104
3,7	3,9·106	7,2	1,7·104
2,9	4,2·106	5,5	2,0·104
4,4	2,7·106	8,3	1,2·104
3,8	3,7·106	7,5	1,8·104
2,4	4,7·106	4,6	2,4·104
4,1	3,1·106	7,9	1,6·104
3,9	4,2·106	7,4	2,2·104
2,6	4,5·106	4,8	2,5·104
3,3	4,0·106	6,5	1,9·104

Экспериментальные исследования показали, что выход годных приборов, на партии пластин сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 17,8%.

Технический результат: снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.

Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной, и соответствовали требованиям.

Предлагаемый способ изготовления тонкопленочного транзистора путем формирования аморфной пленки кремния толщиной 430 нм в ВЧ тлеющем разряде в силане при температуре подложки 250°С с последующей имплантацией ионов фтора с энергией 25 кэВ, дозой 10¹⁴-5·10¹⁵ см^-2 и проведения отжига в атмосфере азота при температуре 200-220°С в течение 60 мин позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.

Способ изготовления тонкопленочного транзистора, включающий формирование электродов затвора, контактов истока и стока, изолирование затвора слоем диоксида кремния, отличающийся тем, что в качестве подложки используют сильнолегированные монокристаллические пластины кремния n⁺-типа, затем выращенный термическим окислением в сухом кислороде при 1000°С слой диоксида кремния толщиной 110 нм используют в качестве изолятора затвора, в последующем формируют пленки аморфного кремния толщиной 430 нм в ВЧ тлеющем разряде в силане при температуре подложки 250°С и имплантируют ионы фтора с энергией 25 кэВ и дозой 10¹⁴-5·10¹⁵ см^-2 после имплантации образцы отжигают в атмосфере азота при температуре 200-220°С в течение 60 мин, пассивирующий слой оксида кремния толщиной 150 нм наносят в плазме газовой смеси SiH₄ и N₂O при температуре 250°С в соотношении газовых потоков 15:85, затем для создания тонкого n⁺  аморфного кремниевого слоя проводят имплантацию ионов фосфора энергией 30 кэВ и дозой 10¹⁶ см^-2.