Способ уменьшения величины положительного заряда в проводниковых структурах

Способ уменьшения величины положительного заряда в проводниковых структурах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (ii> 862270

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 140979 (21) 2837963/18-25 (51) М. (л.з с присоединением заявки ¹â€”

Н 01 Ь 21/324

Государвтвенный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070981. Бюллетень ¹ 33 (53) УДК 621.382 (088. 8) Дата опубликования описания 07.09.81 (72) Авторы изобретения

В.Н. Бережной, Ю.А. Юхименко и В

> ( г

l (71) Заявитель (54) СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО

ЗАРЯДА В ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУРАХ

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных схем на основе MD1D>n-структур.

Преимущественная область использования — изготовление запоминающих устройств на полевых транзисторах с эффектом памяти. Эти приборы работают на принципе накопления заряда в подэатворном изоляторе, состоящем из двух диэлектриков D, например

Si3N4H D <, например Si О . Функциональйые характеристики и процент выхода приборов этого типа (МНОП-ЗУ) 15 существенно зависят от величины порогового напряжения включения (Чт)

ПНОП-транзисторов в матрице и цепях обрамления устройства, причем вели-. чину (Ч ), как правило, необходимо 20 уменьшать. В свою очередь, величина (Чт) определяется величиной положительного заряда, локализованного в подэатворном диэлектрике и на границе раздела полупроводник — диэлект- 25 рик, Известен способ уменьшения величины заряда путем ниэкотемпературного отжига структур {1).Однако этот способ неприменим для полупроводни- 30 ковых структур с двухслойным диэлектриком.

Известен способ уменьшения величины положительного заряда в полупроводниковых структурах путем отжига структуры в водороде или влажной среде после формирования электрода f2).

При этом температура отжига

300-500 С. Этот способ широко применяется при изготовлении приборов и микросхем на основе МОП-структур (металл-окисел-полупроводник) . физический смысл такого отжига заключается в том, что атомы водорода (протоны) устраняют активные поверхностные состояния посредством аннигиляции разорванных связей в системе Бз.О -Si. Однако если между металлическим электродом и пленкой окисла находится слой диэлектрика, блокирующий диффузию водорода, применение этого способа неэффективно.

Целью изобретения является повышение эффективности способа для

МЕ (D2 п-структур °

Эта цель достигается тем, что по предложенному способу уменьшения величины положительного заряда в полупроводниковых структурах путем .

862270 отжига структуры в водороде или влажной среде после формирования электрода, перед отжигом в слое диэлектрика П(вскрывают окна на расстоянии не более 70 мкм от края электрода.

В основе способа лежит установлен- 5 ный авторами факт,что зона воздействия водорода на заряд ND< D>n-структуры имеет значительную (до 100 мкм) протяженность от края вспомогательного окна параллельно плоскости струк-lO туры.

Чертеж иллюстрирует предложенный способ.

После создания диффузионных областей стока и истока 1 подзатвор" 15 ного изолятора, состоящего из пленок окисла и нитрида кремния 2, вскрытия контактных окон к диффузионным областям (на чертеже не показаны), создания металлических затворов 3, в у() пленке нитрида кремния вскрываются вспомогательные окна 4. Одновременно в одном технологическом цикле изготовлены контрольные приборы без вспо могательных областей 4. До отжига в водороде пороговые напряжения (YT)

МНОП-транзисторов для основной и контрольной группы приборов составляли — (6-8) В. После отжига в водороде пороговые напряжения транзисторов основной группы (с вспомога- З© тельными окнами 4) уменьшились по абсолютной величине до 3,0-3,5 В, а пороговые напряжения контрольных транзисторов практически не измени" лись. 35

Настоящий способ можно реализовать и в других вариантах. Вскрытие вспомогательных окон 4 удобно cosместить в технологическом маршруте со вскрытием контактных окон к диф" 40 фузионным областям. В микросхемах, где подэатворный изолятор не выводится за пределы металлизации, реализовать предлагаемый способ можно, удаляя пленку Я13М4. над неактивными 4 областями микросхемы после разводки металлизации, например, плазмохимическим травлением.

Настоящий способ можно реализовать, например, в следующей последовательности основных технологических операций.

1. В окисленной кремниевой подлож" ке И -типа .диффузией бора создают

p+-области стока и истока МНОП-транзистбра 3. 55

2k В окисле вскрывают окно 2, в котором Формируют подзатворный изолятор МНОП-транзистора, состоящий из пленки окисла кремния толщиной

1-100 нм и пленки нитрида кремния. толщиной 50-100 нм. Пленки окисла и нитрида кремния могут быть получены любым из известных способов.

3. Формируют металлический затвор ИНОП-структуры 3 и электрические контакты к стоку и истоку транзистора (на чертеже не показаны).

Операции 3 и 4 могут меняться местами в цикле изготовления NHOII-транзистора, т.е. вспомогательные окна могут вскрываться до создания металлического электрода; При этом отжиг в водороде, взаимное расположение электрода и вспомогательного окна должны соответствовать чертежу и описанию способа.

4. В пленке нитрида кремния на расстоянии 10 мкм от края электрода затвора вскрывают вспомогательные окна 4 произвольной формы (форма окон определяется конкретной технологией структуры или микросхемы на ее основе) площадью, 20 мкм

5. Производят отжиг полученной структуры в водороде при 400 С в течение 60 мин °

Технический эффект от применения способа состоит в улучшении основных

Функциональных параметров ЗУ: времени хранения информации, быстродействия, стыковки с ТТЛ ИС. Экономический эффект за счет повышения процента выхода годных приборов (в 1,5-.

2 раза) может составить нв менее

100000 р в год (при годовом выпуске приборов 10000 штук) .

Настоящий способ прост, не требует специального оборудования и оснастки, поэтому готов к немедленному использованию в народном хозяйстве при изготовлении серийных МНОП-ЭУ.

Формула изобретения

Способ уменьшения величины положительного заряда в полупроводниковых структурах путем отжига структуры в водороде или влажной среде после, формирования электрода, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения эффективности способа для

ND 0 п-структур, Перед отжигом в слое диэлектрика D вскрывают окна на расстоянии .не более 70 мкм от края электрода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Reberz Ь.G. T e Si S10> зоРid

interfaces sistems RCA Rev. 1968, 29 Р 1, 22.

2. Hostein Я.R. Proton and sodium

transport in S1OZ tgini IEEE Trans

Й3 Den, 1967, ED-14, 749 (прототип).

862270

Тираж 784 Поднисное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6628/50

4»

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, УЛ. Проектная, 4

Составитель Н. Ярмолюк

Редактор Л. Утехина Техред М. Коштура . Корректор М. ulapolaH