close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4024

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4024
(13)
C1
(51)
(12)
7
H 01L 29/78,
H 01L 21/425
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОЩНОГО ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ДМОПТРАНЗИСТОРА
(21) Номер заявки: а 19980233
(22) 1998.03.10
(46) 2001.09.30
(71) Заявитель: Государственное
предприятие
"Завод Транзистор" (BY)
(72) Авторы: Алиев А.М., Ануфриев Л.П., Дударчик
А.И., Кречко М.М., Рубцевич И.И. (BY)
(73) Патентообладатель:
Государственное
предприятие "Завод Транзистор" (BY)
BY 4024 C1
(57)
Способ изготовления мощного высоковольтного ДМОП-транзистора, включающий формирование на поверхности n--n+ эпитаксиальной кремниевой структуры защитного окисла, создание фотолитографического
рисунка охранных областей р+-типа проводимости, ионное легирование бором, разгонку внедренной примеси, удаление защитного окисла до кремния, окисление и последующее формирование фотолитографического
рисунка активных областей, травление окисла до кремния, создание подзатворного окисла, нанесение слоя
поликристаллического кремния, формирование в нем рисунка затвора нанесением слоя фоторезиста, созданием фоторезистивной маски, травлением слоя поликристаллического кремния, удалением фоторезистивной
маски, формирование p--канальных областей ионным легированием бором и разгонкой внедренной примеси,
формирование n+-истоковых областей, нанесение межслойного окисла, формирование областей контактов к
затвору и истокам, создание металлизации, отличающийся тем, что травление слоя поликристаллического
кремния проводят с контролируемым боковым подтравом поликристаллического кремния под край фоторезистивной маски на величину 0,1-0,5 мкм, а удаление фоторезистивной маски проводят после ионного легирования бором, осуществляемого для формирования p--канальных областей.
Фиг. 1
BY 4024 C1
(56)
US 5234851 A, 1993.
US 4680853 A, 1987.
FR 2488733 A1, 1982.
RU 2018992 С1, 1994.
Изобретение относится к области электронной техники, а более конкретно - к технологии производства
кристаллов мощных высоковольтных транзисторов Металл-Окисел-Полупроводник, создаваемых методом
двойной диффузии (ДМОП-транзисторов), и может быть использовано при изготовлении прибора по технологии ДМОП.
Известен способ изготовления мощного высоковольтного ДМОП-транзистора [1], включающий формирование на поверхности n--n+ эпитаксиальной кремниевой структуры защитного окисла, создание фотолитографического рисунка областей р+-типа проводимости, травление защитного окисла, снятие фоторезиста,
ионное легирование бором, разгонку бора, формирование фотолитографического рисунка активных областей, травление защитного окисла, очистку пластин, формирование подзатворного окисла, нанесение слоя поликристаллического кремния, формирование окисного слоя, создание фотолитографического рисунка затвора, травление окисного слоя, снятие фоторезиста, травление слоя поликристаллического кремния,
формирование р--канальных областей ионным легированием бором и разгонкой внедренной примеси, формирование n+-истоковых областей, нанесение межслойного окисла, формирование в нем областей контактов
к затвору и истокам, создание металлизации.
Однако данный способ производства кристалла обладает следующими недостатками: в виду того, что
снятие фоторезиста на фотолитографии "затвор" происходит сразу после травления окисла, и травление поликремния проводится по маске окисла, а легирование бором - по маске поликремния, то значительная величина перекрытия затвором р--канала вносит существенный вклад во входную емкость прибора, в величину
заряда затвор-исток, чем ухудшаются динамические характеристики прибора и снижается процент выхода
годных приборов.
Наиболее близким техническим решением к предполагаемому изобретению является способ изготовления низкоомного мощного полевого прибора [2], включающий: выращивание на поверхности n--n+ эпитаксиальной кремниевой подложки слоя окисла, нанесение слоя поликристаллического кремния, формирование на
нем рисунка затвора нанесением слоя фоторезиста, созданием фоторезистивной маски, травлением слоя поликристаллического кремния, удалением фоторезистивной маски, формирование р--канальных областей
ионным легированием бором и разгонкой внедренной примеси, формирование n+-истоковых областей, нанесение межслойного окисла, формирование областей контактов к затвору и истокам, создание металлизации.
Данный способ производства кристалла обладает следующими недостатками:
в виду того, что снятие фоторезиста на фотолитографии "затвор" происходит непосредственно после
травления слоя поликристаллического кремния, а легирование р--канала осуществляется по маске поликремния, то значительная величина перекрытия затвором р--канала вносит существенный вклад во входную емкость прибора, в величину заряда затвор-исток, чем ухудшаются динамические характеристики прибора и
снижается процент выхода годных приборов.
В основу изобретения положена задача создания способа изготовления мощного высоковольтного
ДМОП-транзистора, позволяющего повысить процент выхода годных приборов за счет снижения входной
емкости ДМОП-прибора путем уменьшения перекрытия затвором - области р--канала.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе изготовления мощного высоковольтного
ДМОП-транзистора, включающем формирование на поверхности n--n+ эпитаксиальной кремниевой структуры защитного окисла, создание фотолитографического рисунка охранных областей р+-типа проводимости,
ионное легирование бором, разгонку внедренной примеси, удаление защитного окисла до кремния, окисление и последующее формирование фотолитографического рисунка активных областей, травление окисла до
кремния, создание подзатворного окисла, нанесение слоя поликристаллического кремния, формирование в
нем рисунка затвора нанесением слоя фоторезиста, созданием фоторезистивной маски, травлением слоя поликристаллического кремния, удалением фоторезистивной маски, формирование р--канальных областей
ионным легированием бором и разгонкой внедренной примеси, формирование n+-истоковых областей, нанесение межслойного окисла, формирование областей контактов к затвору и истокам, создание металлизации,
травление слоя поликристаллического кремния проводят с контролируемым боковым подтравом поликристаллического кремния под край фоторезистивной маски на величину 0,1¼0,5 мкм, а удаление фоторезистивной маски проводят после ионного легирования бором, осуществляемого для формирования р-канальных областей.
2
BY 4024 C1
Сопоставительный анализ предполагаемого изобретения с прототипом показал, что травление слоя поликристаллического кремния проводят с контролируемым боковым подтравом поликристаллического кремния
под край фоторезистивной маски на величину 0,1¼0,5 мкм, а удаление фоторезистивной маски проводят после ионного легирования бором, осуществляемого для формирования р--канальных областей.
В результате происходит сдвиг профиля распределения р--примеси к краю затвора при неизменном профиле n+-примеси. При этом точка начала канала смещается по профилю р--примеси в конец пологой области,
уменьшаются длина канала транзистора и перекрытие затвором области р--канала, а следовательно обеспечивается снижение входной емкости ДМОП-прибора.
Сущность изобретения поясняется на фиг. 1÷4.
На фиг. 1 изображен фрагмент одной рабочей ячейки ДМОП-транзистора в момент после травления поликристаллического кремния и ионного легирования р--примеси по фоторезистивной маске. Величина Х на
фиг. 1 показывает величину подтрава поликремния под фоторезистивную маску.
На фиг. 2 показан фрагмент одной рабочей ячейки ДМОП-транзистора в момент после разгонки n+истоков. Сплошной линией показаны границы диффузионных областей, полученные по предлагаемому способу изготовления при оптимальной величине подтрава поликремния под маску фоторезиста; пунктирной по способу прототипа. Точкой К обозначено начало канала ДМОП-транзистора, уровень концентрации в котором определяет величину порогового напряжения транзистора.
Размер А - величина перекрытия затвором р-, n+-областей по предлагаемому способу изготовления.
Размер В - величина перекрытия затвором р-, n+-областей по способу изготовления прототипа.
Размер Х - величина выигрыша в уменьшении перекрытия затвором р-, n+-областей при использовании
предлагаемого способа изготовления.
На фиг. 3 показаны диффузионные профили р--канала, n+-истока рабочей ячейки ДМОП-транзистора в
момент после разгонки n+-истоков при различной величине подтрава поликремния под маску фоторезиста:
пунктирной - по предлагаемому способу для величины подтрава поликремния Х = 0,5 мкм (верхней границы выбранного интервала);
штрих-пунктирной - по предлагаемому способу для величины подтрава Х = 0,7 мкм, выходящей за верхнюю границу выбранного интервала;
сплошной - по способу прототипа (X = 0,0 мкм).
Точкой К обозначено начало канала ДМОП-транзистора, уровень концентрации в котором определяет
величину порогового напряжения транзистора.
АВ - пологая область распределения Р--примеси; ВС - область высокого градиента концентрации Р-.
На фиг. 4 показан фрагмент одной рабочей ячейки ДМОП-транзистора после создания металлизации.
Предлагаемый способ включает в себя следующую последовательность операций:
формирование на поверхности n--n+ эпитаксиальной кремниевой структуры 1 защитного окисла, создание
фотолитографического рисунка охранных областей р+-типа проводимости, ионное легирование бором, разгонку внедренной примеси, удаление защитного окисла до кремния, окисление и последующее формирование фотолитографического рисунка активных областей, травление окисла до кремния, создание подзатворного окисла 2, нанесение слоя поликристаллического кремния 3, формирование в нем рисунка затвора
нанесением слоя фоторезиста, созданием фоторезистивной маски 4, травлением слоя поликристаллического
кремния с контролируемым боковым подтравом поликристаллического кремния под край фоторезистивной
маски на величину 0,1÷0,5 мкм, ионное легирование бором, удаление фоторезистивной маски, разгонку внедренной примеси, формирование n+-истоковых областей 5, нанесение межслойного окисла 6, формирование
областей контактов к затвору и истокам 7, создание металлизации 8.
При травлении слоя поликремния достигается подтрав под край фоторезистивной маски Х = 0,1÷0,5 мкм,
в результате чего после ионного легирования бором получается зазор Х между краем легированной бором
области и краем поликремниевого затвора (см. фиг. 1).
После снятия фоторезистивной маски затвора, разгонки р--канала и создания обычным способом n+истоков получается структура, представленная на фиг. 2, характеризующаяся тем, что по сравнению со
структурой, полученной способом прототипа, величина перекрытия затвором области канала уменьшена на
величину Х (см. фиг. 1, 2).
Величина подтрава края поликремниевого затвора под край фоторезиста регулируется в зависимости от
типа изделия в пределах 0,1÷0,5мкм, верхняя граница величины затрава ограничена из соображений воспроизводимого получения порогового напряжения ДМОП-транзистора, а нижняя определяется точностью измерения величины подтрава.
Как следует из фиг. 3, профиль распределения р--примеси имеет начальный пологий участок протяженностью порядка 1 мкм, переходящий в участок высокого градиента концентрации. Приблизительно половина
пологого участка профиля распределения р--примеси поглощается n+-истоком, поэтому вправо от точки на3
BY 4024 C1
чала канала (точка К на фиг. 2, 3) имеется пологий участок профиля р--канала протяженностью порядка 0,5
мкм. Уровень концентрации р--примеси в точке начала канала (точка К на фиг. 2, 3) непосредственно определяет величину порогового напряжения ДМОП-транзистора.
Наличие подтрава X поликремниевого затвора под маску фоторезиста приводит к сдвигу профиля распределения р--примеси влево на величину Х при неизменном профиле n+-примеси. При этом точка начала
канала (точка К на фиг. 2, 3) смещается по профилю р--примеси: при Х = 0,5 мкм (верхняя граница выбранного интервала) - в конец пологой области, при Х > 0,5 мкм -на участок высокого градиента р--примеси. При
попадании точки начала канала на участок высокого градиента р--примеси резко снижается воспроизводимость порогового напряжения ДМОП-транзистора.
Как видно из фиг. 2, в структуре, изготовленной предлагаемым способом, по сравнению со структурой,
полученной по способу прототипа, величина перекрытия затвором области канала уменьшена на величину Х
(см. фиг. 1, 2), и следовательно уменьшена входная емкость прибора, поскольку величина перекрытия затвором р--канала вносит существенный вклад во входную емкость, что в итоге приводит к повышению процента
выхода годных приборов.
Пример конкретного выполнения
На поверхности n--n+ эпитаксиальной структуры типономинала 9КЭФ0.7 ориентации <100> формировали
защитный окисел толщиной 0,2 мкм, фотолитографическим методом создавали рисунок областей р+-типа
проводимости, проводили ионное легирование бором дозой Д = 400 мкКл/см2 и разгонку внедренной примеси при температуре Т = 1150 °С в течение времени t = 90 минут в среде азота, снимали окисел до кремния и
проводили окисление до толщины dx = 0,6 мкм при температуре Т = 1000 °С в среде влажного кислорода,
фотолитографией создавали рисунок активных областей, травили окисел до кремния, выращивали подзатворный окисел толщиной 800 А°, наносили слой поликристаллического кремния толщиной 0,6 мкм, наносили слой фоторезиста, создавали фотолитографический рисунок затвора, проводили травление слоя поликристаллического кремния с контролируемым боковым подтравом поликремния под край фоторезистивной
маски на величину 0,1÷0,7 мкм, осуществляли ионное легирование бором дозой Д = 6,0 мкКл/см2, энергией
Е = 60 КЭВ, проводили снятие фоторезистивной маски затвора, разгоняли внедренную примесь при температуре Т = 1150 °С в течение t = 90 минут в среде азота, получали глубину Xjp- = 2,5 мкм, проводили утонение подзатворного окисла до толщины dx = 500 А°, формировали n+-истоковые области глубиной
Xjn+ = 0,5 мкм, наносили слой межслойного окисла толщиной 1,8 мкм, формировали области контактов к затвору и истокам, создавали металлизацию.
После окончательного формирования структуры приборов был проведен замер их электропараметров,
результаты которого приведены в таблице.
Замер входной емкости приборов осуществлялся на установке Е7-12, порогового напряжения - на приборе ПНХТ Л2-56.
4
BY 4024 C1
Тип прибора,
способ изготовления
Приборы, изготовленные
по способу прототипа
Величина подтрава
Х = 0,0 мкм
Ионное легирование
р--канала после снятия фоторезистивной маски затвора
Приборы, изготовленные
по предлагаемому способу
Величина подтрава
Х = 0,1 мкм
Ионное легирование
р--канала до снятия фоторезистивной маски затвора
Приборы, изготовленные
по предлагаемому способу
Величина подтрава
Х = 0,3 мкм
Ионное легирование
р--канала до снятия фоторезистивной маски затвора
Приборы, изготовленные
по предлагаемому способу
Величина подтрава
Х = 0,5 мкм
Ионное легирование
р--канала до снятия фоторезистивной маски затвора
Приборы, изготовленные
по предлагаемому способу
Величина подтрава
Х = 0,7 мкм
Ионное легирование
р--канала до снятия фоторезистивной маски затвора
Уровень электропараметров
Входная емкость
Пороговое напряжение
Uпop,
Свх,
В
пФ
Норма:Uпop = 3,0±1,0
Норма: Свх≤3300
3500 ± 200
3,0 ± 0,2
Процент выхода
годных приборов,
%
55,8
3470 ± 200
3,0 ± 0,2
56,9
3300 ± 200
3,0 ± 0,2
63,2
3100 ± 200
2,7 ± 0,4
59,6
2900 ± 200
2,2 ± 0,6
52,0
Как следует из данных, приведенных в таблице:
1. Предлагаемый способ изготовления обеспечивает по сравнению со способом-прототипом снижение
входной емкости транзистора при любом ненулевом уровне подтрава поликремния;
2. Предлагаемый способ изготовления обеспечивает по сравнению со способом-прототипом повышение
процента выхода годных приборов на 7,4 %.
3. Увеличение величины подтрава поликремния приводит к снижению входной емкости транзистора;
4. Увеличение величины подтрава поликремния вплоть до Х = 0,5 мкм (верхней границы выбранного интервала) не приводит к существенному снижению воспроизводимости порогового напряжения транзистора;
5. Увеличение величины подтрава поликремния до уровня Х > 0,5 мкм приводит к резкому снижению
воспроизводимости порогового напряжения транзистора.
Таким образом, при выборе оптимального уровня подтрава поликремния под маску фоторезиста заявляемый способ изготовления ДМОП-транзистора - по сравнению со способом-прототипом - обеспечивает снижение входной емкости прибора на 10÷15 %, повышение процента выхода годных на 7,4 %.
Источники информации:
1. US 4680853 А, 1987.
5
BY 4024 C1
2. US 5234851 A, 1993.
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
6
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
175 Кб
Теги
патент, by4024
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа