Способ формирования оксинитрида кремния
SILICON OXYNITRIDE FORMATION METHOD

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления оксинитрида кремния устойчивого к дефектообразованию и воздействию горячих носителей.
Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Патент США 5369297, МКИ H01L 29/78] путем создания окисла кремния и азотированного оксидного слоя в качестве подзатворного диэлектрика. В полевых транзисторах с целью расширения диапазона рабочих токов участок подзатворного слоя диоксида кремния, ближайший к стоку, подвергается азотированию. В таких приборах из-зане технологичности формирования азотированного оксидного слоя образуется большое количество дефектов, которые ухудшают электрические параметры приборов.
Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Патент США 5362686, МКИ H01L 21/02] с защитным изолирующим слоем оксинитрида кремния на полупроводниковой подложке после выполнения разводки межсоединения, используя метод осаждения из паровой фазы силана и азотосодержащего газа.
Недостатками этого способа являются:
- высокая дефектность
- низкая технологичность
- высокие значения токов утечек.
Задача решаемая изобретением - снижение дефектности и повышения устойчивости к воздействию горячих носителей, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.
+
+
17
18
-2
2
2
2
Задача решается формированием пленки оксинитрида кремния бомбардировкой пластин кремния р-типа при комнатной температуре ионами азота N и кислорода О, с общей дозой ионов 1.10-1.10см, энергией 30кэВ, при плотности тока ионного пучка 10-15мкА/см, с последующей термообработкой в вакууме сначала при температуре 550°С в течение 2час 15мин, а затем при температуре 900°С в течение 15мин.
+
+
17
18
-2
2
2
2,
Технология способа состоит в следующем: на кремниевой пластине р-типа проводимости формируют пленки оксинитрида кремния методом ионной имплантации, бомбардировкой пластин кремния при комнатной температуре ионами азота N и кислорода О с общей дозой ионов 1.10-1.10см, энергией 30кэВ, при плотности тока ионного пучка 10-15мкА/см, с последующей термообработкой в вакууме сначала при температуре 550°С в течение 2час 15мин, а затем при температуре 900°С в течение 15мин. Использование в качестве подзатворных изоляторов более устойчивого к дефектообразованию материалов-оксинитрида кремния-приводит к тому, что вероятность дефектообразования уменьшается и обеспечивает повышения устойчивости приборов к воздействию горячих носителей. Активные области полупроводникового прибора и электроды к ним изготовлены по стандартной технологии.
По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты обработки представлены в таблице.
Параметры полупроводникового прибора, изготовленного по стандартной технологии
Параметры полупроводникового прибора, изготовленного по предлагаемой технологии
№
плотность дефектов, см<sup>-2</sup>
токи утечки,10<sup>11</sup>,А,
плотность дефектов, см<sup>-2</sup>
токи утечки,10<sup>11</sup>,А,
1
7,5
5,1
0,9
0,3
2
8,1
7.3
0,8
0,7
3
6,6
7,7
0,7
0,5
4
8,4
8,4
0,85
0,4
5
7,4
8,5
0,81
0,8
6
6,8
5,5
0,73
0,6
7
8,2
8,4
0,94
0,7
8
7,1
7,1
0,86
0,6
9
8,5
6,5
0,7
0,52
10
7,6
7,6
0,64
0,6
11
6,3
7,2
0,62
0,4
12
6,4
6,3
0,9
0,5
13
6,5
6,1
0,7
0,8
Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 18,7%.
Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.
+
+
17
18
-2
2
2
2
Предложенный способ формирования оксинитрида кремния бомбардировкой пластин кремния р-типа при комнатной температуре ионами азота N и кислорода О с общей дозой ионов 1.10-1.10см, энергией 30кэВ, при плотности тока ионного пучка 10-15мкА/см, с последующей термообработкой в вакууме сначала при температуре 550°С в течение 2час 15мин, а затем при температуре 900°С в течение 15мин позволяет, повысить процент выхода годных приборов, и улучшит их надёжность.
Технический результат: снижение дефектности и повышения устойчивости к воздействию горячих носителей, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличения процента выхода годных.