close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4025

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4025
(13)
C1
(51)
(12)
7
H 01L 29/78,
H 01L 21/331
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОЩНОГО ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ДМОПТРАНЗИСТОРА
(21) Номер заявки: а 19980232
(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., Рубцевич И.И. (BY)
(73) Патентообладатель:
Государственное
предприятие "Завод Транзистор" (BY)
BY 4025 C1
(57)
Способ изготовления мощного высоковольтного ДМОП-транзистора, включающий формирование на поверхности n--n+ эпитаксиальной кремниевой структуры защитного окисла, создание фотолитографией рисунка охранных областей р+-типа проводимости, ионное легирование бором, разгонку внедренной примеси,
удаление защитного окисла до кремния, окисление и последующее формирование фотолитографией рисунка
активных областей, травление окисла до кремния, создание подзатворного окисла, нанесение слоя поликристаллического кремния, формирование фотолитографией рисунка затвора, травление слоя поликристаллического кремния, формирование р-- канальных областей ионным легированием бором и разгонкой бора, формирование n+-истоковых областей, нанесение межслойного окисла, формирование областей контактов к
затвору и истокам, создание металлизации, отличающийся тем, что перед нанесением межслойного окисла
проводят отжиг и окисление n+-истоковых областей до толщины окисла, составляющей 1÷3 толщины подзатворного окисла.
Фиг. 1
BY 4025 C1
(56)
FR 2488733 A, 1982.
US 4974059 A, 1990.
DE 3346286 A, 1984.
RU 2018992 С1, 1994.
Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано в технологии изготовления мощных высоковольтных транзисторов Металл-Окисел-Полупроводник, создаваемых методом
двойной диффузии - (ДМОП-транзисторов).
Известен способ изготовления мощного высоковольтного ДМОП-транзистора [1], включающий: формирование на поверхности n--n+ эпитаксиальной кремниевой структуры защитного окисла, создание фотолитографией рисунка охранных областей р+-типа проводимости, ионное легирование бором, разгонку внедренной примеси, формирование фотолитографического рисунка активных областей, травление защитного
окисла, формирование подзатворного окисла, нанесение слоя поликристаллического кремния, формирование
фотолитографического рисунка затвора, травление слоя поликристаллического кремния, формирование р-канальных областей ионным легированием бором и разгонкой бора, формирование n+-истоковых областей
диффузией фосфора из РОСl3, стравливание окисла, нанесение межслойного окисла, формирование областей
контактов к затвору и истокам, создание металлизации.
Однако данный способ обладает следующими недостатками: во время травления подзатворного окисла
происходит боковой подтрав окисла под поликремниевый затвор и в области края затвора образуется зазор
между поликремниевым затвором и n+-истоком, который заполняется в дальнейшем межслойным окислом, а
так как по качеству, по диэлектрической плотности и устойчивости к электрическому пробою межслойный
окисел хуже, чем подзатворный окисел, то и пробой окисла между затвором и n+-истоком происходит именно по краю затвора, что в итоге уменьшает напряжение пробоя подзатворного окисла и увеличивает брак по
напряжению пробоя затвор-исток.
Наиболее близким техническим решением к предполагаемому изобретению является способ изготовления мощного высоковольтного ДМОП-транзистора [2], включающий: формирование на поверхности n--n+
эпитаксиальной кремниевой структуры защитного окисла, создание фотолитографией рисунка охранных областей р+-типа проводимости, ионное легирование бором, разгонку внедренной примеси, формирование фотолитографического рисунка активных областей, травление защитного окисла, формирование подзатворного
окисла, нанесение слоя поликристаллического кремния, формирование фотолитографического рисунка затвора, травление поликристаллического кремния, формирование р--канальных областей ионным легированием бором и разгонкой бора, травление подзатворного окисла в области истока, ионную имплантацию фосфора в открытые (без окисла) участки подложки, нанесение межслойного окисла, формирование областей
контактов к затвору и истокам, создание металлизации.
Данный способ обладает следующими недостатками: при травлении подзатворного окисла до подложки перед ионной имплантацией донорной примеси происходит боковой подтрав подзатворного окисла под поликремниевый затвор и в области края затвора образуется зазор между поликремниевым затвором и n+-истоком,
который при последующих операциях изготовления кристалла заполняется межслойным диэлектриком, осаждаемым из газовой среды на поверхность кристалла. Так как электрическая прочность окислов, осаждаемых из
газовой среды, гораздо меньше, чем электрическая прочность термического окисла, то вероятность пробоя подзатворного окисла в зазоре, заполненном по краю затвора межслойным окислом, увеличивается; легирование
открытых участков истоковых n+-областей большими дозами создает большую дефектность р-п переходов
n+-истоков, что приводит к большим утечкам истоковых n+-областей и забракованию кристаллов.
Обычно для создания качественного р-п переходов истоковых областей проводят ионную имплантацию
примеси через слой окисла.
Перечисленные недостатки не дают возможности устранить пробой подзатворного окисла по краю затвора и повысить тем самым надежность кристаллов, повысить процент выхода годных приборов.
В основу изобретения положена задача создания способа изготовления мощного высоковольтного
ДМОП-транзистора, позволяющего повысить процент выхода годных за счет устранения возможности пробоя подзатворного окисла по краю затвора.
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 фотолитографией рисунка охранных областей р+-типа проводимости, ионное
легирование бором, разгонку внедренной примеси, удаление защитного окисла до кремния, окисление и последующее формирование фотолитографией рисунка активных областей, травление окисла до кремния, создание
подзатворного окисла, нанесение слоя поликристаллического кремния, формирование фотолитографией рисунка затвора, травление слоя поликристаллического кремния, формирование p--канальных областей ионным легированием бором и разгонкой бора, формирование n+-истоковых областей, нанесение межслойного окисла, формирование областей контактов к затвору и истокам, создание металлизации, перед нанесением межслойного
2
BY 4025 C1
окисла проводят отжиг и окисление n+-истоковых областей до толщины окисла, составляющей 1÷3 толщины
подзатворного окисла.
Сопоставительный анализ предполагаемого изобретения с прототипом показал, что перед нанесением
межслойного окисла проводят отжиг и окисление n+-истоковых областей до толщины окисла, составляющей
1÷3 толщины подзатворного окисла.
Исключение травления подзатворного окисла до подложки в истоковых областях позволяет устранить
подтрав подзатворного окисла под поликремниевый затвор, а отжиг и окисление истоковых областей до
толщины окисла, составляющей 1÷3 толщины подзатворного окисла, - увеличивает толщину подзатворного
окисла по краю затвора. Так как толщина термического окисла по краю затвора больше или равна толщине
подзатворного окисла, то тем самым исключается возможность пробоя подзатворного окисла по краю затвора.
Выбор диапазона толщин окисла в истоковых областях определяется следующими соображениями:
нижняя граница толщины окисла обусловлена тем, что по краю затвора толщина термического окисла
должна быть не меньше толщины подзатворного окисла, так как пробой подзатворного окисла определяется
его толщиной, и в противном случае окисел будет пробиваться по краю затвора; верхняя граница толщины
окисла обусловлена тем, что при окислении истоковых областей одновременно происходит окисление поликристаллического кремния, уменьшение его толщины и, следовательно, увеличение сопротивления поликремния, что ухудшает динамические характеристики транзистора.
Сущность изобретения поясняется фиг. 1÷2, где на фиг. 1 показано сечение структуры транзисторной
ячейки в области края затвора после формирования областей контактов по способу прототипа, а на фиг. 2
показано сечение структуры транзисторной ячейки в области края затвора после формирования областей
контактов по предлагаемому способу.
Предлагаемый способ включает в себя следующую последовательность операций:
формирование на поверхности n--n+ эпитаксиальной кремниевой структуры 1 защитного окисла, создание
фотолитографией рисунка охранных областей р+-типа проводимости, ионное легирование бором, разгонку внедренной примеси, удаление защитного окисла до кремния, окисление и последующее формирование фотолитографией рисунка активных областей, травление окисла до кремния, создание подзатворного окисла 2, нанесение
слоя поликристаллического кремния 3, формирование фотолитографией рисунка затвора, травление слоя поликристаллического кремния 3, формирование p--канальных областей 4 ионным легированием бором и разгонкой
бора, формирование n+-истоковых областей 5, отжиг и окисление n+-истоковых областей до толщины окисла 6,
составляющей 1÷3 толщины подзатворного окисла, нанесение межслойного окисла 7, формирование областей
контактов к затвору и истокам 8, создание металлизации 9.
Исключение травления подзатворного окисла до подложки, отжиг и окисление истоковых областей до
толщины окисла, составляющей 1÷3 толщины подзатворного окисла, - увеличивают толщину подзатворного
окисла по краю затвора и устраняют возможность пробоя подзатворного окисла по краю затвора.
Пример конкретного выполнения
На поверхности n--n+ эпитаксиальной структуры типономинала 9 КЭФ 0.7 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, проводили ионное легирование бором дозой Д = 6,0 мкКл/см2 и энергией Е = 60
КЭВ, разгоняли бор при температуре Т = 1150 °С в течение t = 90 минут в среде азота, создавали фотолитографический рисунок n+-истоковых областей и проводили ионное легирование фосфором дозой Д = 1000
мкКл/см2 и энергией Е = 100 КЭВ, перед нанесением межслойного окисла проводили отжиг и окисление истоковых областей при температуре Т = 850 °С в течение времени t = 15 минут в среде азота и t = 15 минут в
среде H2 + О2 (пирогенное окисление), наносили слой межслойного окисла СТ ФСС толщиной 1,8 мкм, формировали области контактов к затвору и истокам, создавали металлизацию.
Толщина окисла в истоковых областях и по краю затвора составила для данного примера dx = 0,19÷0,22
мкм, и удельное сопротивление поликремния на тестовом элементе составило: Rs = 21 Ом/V.
Величина пробивного напряжения затвор-исток составила: Uпроб = 72÷75 В.
Толщина окисла определялась по таблице цветности, пробивное напряжение - на приборе ПНХТ Л2-56,
удельное сопротивление - на установке измерения удельного сопротивления полупроводниковых материалов
Я5М3.410.041.
В таблице приведены данные по пробивным напряжениям затвор-исток, по удельному сопротивлению
шины поликремния по вариантам изготовления ДМОП-транзистора по предлагаемому способу и по способу
прототипа.
3
BY 4025 C1
Таблица
Результаты замера пробивных напряжений затвор-исток, удельных сопротивлений шины
поликремния по вариантам изготовления ДМОП-транзистора по предлагаемому способу
и по способу прототипа
Уровень электропараметров
Время
Толщина
Процент
окисления исПробивное
окисла в
Удельное
выхода
токовых обласнапряжение
истоковых
сопротивление полигодных,
тей при
затвор-исток
областях,
Si шины,
%
Т = 850 °С,
Uпpoб з-и,
А°
Ом/V
мин
В
1
0
700
34,8
58
20
2
10
800
57,1
65
21
3
15
1600
77,2
75
22
4
30
2400
75,4
75
25
5
60
2800
63,9
75
57
Прототип
0
0
25,5
50
20
Таким образом, предложенный способ изготовления мощного высоковольтного ДМОП-транзистора в
сравнении со способом прототипа позволяет повысить процент выхода годных ~3 раза за счет устранения
возможности пробоя подзатворного окисла по краю затвора.
Пример,
способ
изготовления
Источники информации:
1. US 4974059A, 1990.
2. FR 2488733 A, 1982.
Фиг. 2
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
158 Кб
Теги
патент, by4025
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа