RU2688864C1

RU2688864C1 - Semiconductor device manufacturing method

Info

Publication number: RU2688864C1
Application number: RU2018108936A
Authority: RU
Inventors: Гасан Абакарович Мустафаев; Абдулла Гасанович Мустафаев; Арслан Гасанович Мустафаев; Наталья Васильевна Черкесова
Priority date: 2018-03-12
Filing date: 2018-03-12
Publication date: 2019-05-22

Abstract

FIELD: instrument making.SUBSTANCE: invention relates to the semiconductor devices production technology, particularly to the field-effect transistors with low leakage currents production technology. Proposed is the semiconductor device manufacturing method by the under gate oxide layer formation at a temperature of 1,200 °C for 14 minutes in the dried oxygen stream in the presence of trichlorethylene, with subsequent annealing for 10 minutes in the nitrogen stream, which allows to increase the usable instruments yield and improve their reliability.EFFECT: reducing leakage current, ensuring manufacturability, improving the structures parameters, increase in the quality and increase in the usable yield percentage.1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления полевых транзисторов с пониженными токами утечек.The invention relates to the field of production technology of semiconductor devices, in particular to the technology of manufacturing field-effect transistors with low leakage currents.

Известен способ изготовления полевого транзистора [Патент 5373191 США, МКИ H01L 29/80], обеспечивающий снижение паразитных сопротивлений и емкостей. Металлический затвор формируется в углублении, ширина которого определяется шириной канавки в верхнем n⁺ слое и толщиной пристеночных изолирующих спейсеров. Из-за различия применяемых материалов при изготовлении приборов повышается дефектность структуры и ухудшаются электрические параметры изделийA known method of manufacturing a field-effect transistor [Patent 5373191 USA, MKI H01L 29/80], providing a reduction in parasitic resistances and capacitances. A metal shutter is formed in a recess, the width of which is determined by the width of the groove in the upper n ⁺ layer and the thickness of the wall insulating spacers. Due to the difference in the materials used in the manufacture of devices, the structure is defective and the electrical parameters of the products deteriorate

Известен способ изготовления полевого транзистора [Патент 5393683 США, МКИ H01L 21/265] который предусматривает формирование двухслойного затворного оксида на кремниевой подложки. Сначала окисляют подложки в кислородосодержащей атмосфере, а затем окисляют в атмосфере NO₂. Соотношение слоев по толщине (в %) составляет 80:20 от суммарной толщины слоя.A known method of manufacturing a field effect transistor [US Patent 5393683, MKI H01L 21/265] which provides for the formation of a two-layer gate oxide on a silicon substrate. First, the substrates are oxidized in an oxygen-containing atmosphere, and then oxidized in an atmosphere of NO ₂ . The ratio of layers in thickness (in%) is 80:20 of the total thickness of the layer.

Недостатками этого способа являются: повышенные значения тока утечки; низкая технологичность; высокая дефектность.The disadvantages of this method are: increased leakage currents; low manufacturability; high defectiveness.

Задача, решаемая изобретением: снижение значения токов утечек, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.The problem solved by the invention: reducing the value of leakage currents, ensuring manufacturability, improving the parameters of the devices, improving quality and increasing the percentage of yield.

Задача решается формированием слоя подзатворного оксида при температуре 1200°С в течении 14 мин. в потоке 1500 см³/мин осушенного кислорода, с последующим отжигом при температуре 500°С в течении 10 мин. во влажном азоте при расходе пропускаемого через трихлорэтилен азота 80-100 см³/мин.The problem is solved by forming a gate oxide layer at a temperature of 1200 ° C for 14 minutes. in a stream of 1500 cm ³ / min dried oxygen, followed by annealing at 500 ° C for 10 minutes. in humid nitrogen at a flow rate of 80–100 cm ³ / min nitrogen passed through trichlorethylene.

Технология способа состоит в следующем: на пластинах кремния n - проводимости ориентации (100) слой оксида выращиваем при температуре 1200°С в течении 14 мин. в потоке осушенного кислорода с расходом 1500 см³/мин., в присутствии трихлорэтилена. Хлор вводили в окисел добавляя к кислороду азот, пропущенный через сосуд с трихлорэтиленом при температуре 34°С. Затем отжигали в потоке азота в течение 10 мин. при температуре 500°С. Пленки оксида формировали при расходе пропускаемого через трихлорэтилен азота 80-100 см³/мин. В последующем формировали активные области полевого транзистора и контакты по стандартной технологии. Хлор препятствует внедрению щелочных ионов в оксид во время выращивания и нейтрализует их в самом оксиде. Что приводит к уменьшению плотности поверхностных состояний.The technology of the method consists in the following: on plates of silicon n - conductivity of orientation (100), the oxide layer is grown at a temperature of 1200 ° С for 14 minutes. in the stream of dried oxygen with a flow rate of 1500 cm ³ / min., in the presence of trichlorethylene. Chlorine was introduced into the oxide by adding nitrogen to the oxygen, which was passed through a vessel with trichlorethylene at a temperature of 34 ° C. Then annealed in a stream of nitrogen for 10 min. at a temperature of 500 ° C. Oxide films were formed at a flow rate of 80-100 cm ³ / min through nitrogen passed through trichlorethylene. Subsequently, the active regions of the field-effect transistor and contacts were formed using standard technology. Chlorine prevents the introduction of alkaline ions into the oxide during growth and neutralizes them in the oxide itself. Which leads to a decrease in the density of surface states.

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

The proposed method were manufactured and investigated semiconductor devices. The results of processing are presented in the table.

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 14,9%.Experimental studies have shown that the yield of structures on a batch of plates, formed in the optimal mode, increased by 14.9%.

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем формирования слоя подзатворного оксида при температуре 1200°С в течении 14 мин. в потоке осушенного кислорода в присутствии трихлорэтилена с последующим отжигом в течение 10 мин. в потоке азота позволяет повысит процент выхода годных приборов и улучшит их надежность.The proposed method of manufacturing a semiconductor device by forming a gate oxide layer at a temperature of 1200 ° C for 14 minutes. in a stream of dried oxygen in the presence of trichlorethylene, followed by annealing for 10 minutes. in a stream of nitrogen allows you to increase the percentage of yield devices and improve their reliability.

Технический результат: снижение тока утечки, обеспечение технологичности, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличения процента выхода годных.Technical result: reduction of leakage current, ensuring manufacturability, improving the parameters of structures, improving quality and increasing the percentage of yield.

Claims

A method of manufacturing a semiconductor device, including a substrate, the formation of areas of flow, source, gate, contacts to these areas and gate oxide, characterized in that the gate oxide is formed at a temperature of 1200 ° C for 14 minutes in a stream of 1500 cm ³ / min dried oxygen subsequent annealing at a temperature of 500 ° C for 10 minutes in humid nitrogen at a flow rate of 80-100 cm ³ / min passed through trichlorethylene nitrogen.