Способ изготовления полупроводникового прибора

Способ изготовления полупроводникового прибора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления силицидных слоев с низким сопротивлением.

Известен способ изготовления интегральных схем с применением слоя нитрида титана TiN (заявка 2133964, Япония, МКИ Н01L 29/46), который служит в качестве барьерного слоя с добавлением 1-10 ат % углерода С. Такая добавка улучшает качество TiN, предохраняет его от появления механических повреждений и растрескиваний после термообработок. При этом образуются неоднородные слои, ухудшающие характеристики барьерных слоев.

Известен способ изготовления прибора формированием слоя силицида титана на кремниевой пластине [Пат. 5043300, США, МКИ Η01L 21/283] последовательным проведением плазменной очистки пластины Si, напыления в вакууме слоя титана в атмосфере, не содержащей кислорода, отжиг в среде азота при 500-695°C в течение 20-60 с с формированием слоев силицида титана и нитрида, повторный отжиг при температуре 800-900°C с образованием стабильной фазы силицида титана, удаление остатков нитрида титана.

Недостатками этого способа являются:

- появление избыточных токов утечки;

- повышение значения механических напряжений;

- низкая технологическая воспроизводимость.

Задача, решаемая изобретением, - снижение сопротивления, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных.

Задача решается путем осаждения поликремния и последующей ионной имплантации в слой поликремния ионов переходного металла и проведения релаксационного отжига.

Технология способа состоит в следующем: на кремниевую пластину наносят слои поликремния, затем имплантируют ионы переходного металла Со⁺ с энергией 250 кэВ при токе ионного пучка 1 мкА, интегральной дозой 4,4·10¹⁷ см². Способ включает также процессы очистки пластины кремния, создания активных областей прибора, отжиг и формирование слоев силицида. После имплантации ионов кобальта в поликремний в ней образуются монокристаллические слои CoSi₂. Кобальт образует стабильный низкоомный дисилицид. Ионную имплантацию проводят в нелегированные слои поликремния толщиной 150 нм, химически осажденные из паровой фазы низкого давления. После имплантации проводят релаксационный отжиг, сканирующим электронным пучком при температуре 950°С в течение 10-20 с. После отжига образуется стабильный слой толщиной 100 им. Прямая имплантация ионов переходного металла с последующим отжигом позволяет обходиться без реакции металл на поликремния и исключается проблема диффузионных барьеров, поскольку ионы металла проникают внутрь поликремния, отличающийся тем, что перед формированием слоев силицида наносят слой поликремния Со⁺ с энергией 250 кэВ при токе ионного пучка 1 мкА, интегральной дозой 4,4·10¹⁷ см^-2, с последующим проведением релаксационного отжига, сканирующим электронным пучком при температуре 950°С в течение 10-20 с.

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

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 17,9%.

Технический результат: снижение сопротивления, обеспечивающее технологичность, улучшения параметров, повышения надежности и увеличения процента выхода годных приборов.

Предложенный способ изготовления полупроводниковых приборов ионной имплантацией слоя поликремния ионами переходного металла с последующим релаксационным отжигом позволяет повысить процент выхода годных структур.

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий кремниевую пластину, процессы очистки пластины кремния, создания активных областей прибора, отжиг и формирование слоев силицида, отличающийся тем, что перед формированием слоев силицида наносят слой поликремния, после чего структуры подвергают обработке ионами Со⁺ с энергией 250 кэВ при токе ионного пучка 1 мкА, интегральной дозой 4,4×10¹⁷ см^-2, с последующим проведением релаксационного отжига сканирующим электронным пучком при температуре 950°С в течение 10-20 с.