СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНОГО ТРАНЗИСТОРА
METHOD OF THIN FILM TRANSISTOR MANUFACTURING

Изобретения относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления тонкопленочных транзисторов с пониженной плотностью дефектов.
Известен способ изготовления тонкопленочного транзистора [Заявка 1276765 Япония, МКИ H01L 29/78] путем создания на стеклянной подложке квантово- размерной гетероструктуры Si/Ge/Si, которая покрывается изолирующим слоем. Боковые части структуры легируются фосфором для снижения последовательного сопротивления, а затвор из поликристаллического n-слоя кремния изолируется слоем диоксида кремния. В таких приборах из-за рассогласования кристаллических решеток образуются дефекты, которые ухудшают параметры полупроводниковых приборов.
Известен способ изготовления тонкопленочного транзистора [Заявка 225037 Япония, МКИ H01L 21/336] путем последовательного создания на диэлектрической подложке, со сформированными на ней электродами затворов, слоя диэлектрика затвора из нитрида кремния, слоя аморфного кремния, а на участке электрода затвора поверх слоя аморфного кремния формируется область из нитрида кремния. Затем без нарушения вакуума осаждаются слой аморфного кремния 100 нм и слой кремния толщиной 30 нм, легированный фосфором. Электроды истока и стока формируются путем удаления части слоев кремния.
Недостатками этого способа являются:
- повышенная плотность дефектов в структурах;
- низкая технологичность;
- образование механических напряжений.
Задача, решаемая изобретением: снижение плотности дефектов в полупроводниковых приборах, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышения качества и увеличения процента выхода годных.
14
15
-2
Задача решается путем формирования аморфной пленки кремния толщиной 430 нм в ВЧ тлеющем разряде в силане при температуре подложки 250°C и последующей имплантации ионов фтора с энергией 25 кэВ, дозой 10-5·10 см и проведения отжига в атмосфере азота при температуре 200-220°C в течение 60 мин. Атомы фтора выступают в качестве междоузельных акцепторов, компенсируя n-примесь атомов фосфора в областях контактов и подавляет диффузию алюминия в процессе активационного отжига.
+
14
15
-2
+
16
-2
4
2
Технология способа состоит в следующем: при изготовлении тонкопленочного транзистора в качестве подложки использовали сильнолегированные монокристаллические пластины кремния n-типа. Затем выращенный термическим окислением в сухом кислороде при 1000°C слой диоксида кремния толщиной 110 нм использовался в качестве изолятора затвора. В последующем формировали пленки аморфного кремния толщиной 430 нм в ВЧ тлеющем разряде в силане при температуре подложки 250°C и имплантировали ионы фтора с энергией 25 кэВ, дозой 10-5·10 см. После имплантации образцы отжигались в атмосфере азота при температуре 200-220°C в течение 60 мин, а пассивирующий слой оксида кремния толщиной 150 нм наносили в плазме газовой смеси SiH и NO при температуре 250°C в соотношении газовых потоков 15:85. В этом слое вытравливались окна для контактов истока и стока. Затем для создания тонкого nаморфного кремниевого слоя проводилась имплантация ионов фосфора энергией 30 кэВ и дозой 10 см, пластины металлизировались алюминием и на них формировались контакты с использованием фотолитографии. Для формирования омических контактов проводили после имплантационный отжиг при температуре 200°C в течение 30 мин.
По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты обработки представлены в таблице.
Параметры п/п структур, изготовленных по стандартной технологии
Параметры п/п структур, изготовленных по предлагаемой технологии
Дрейфовая подвижность, см<sup>2</sup>/В·с
плотность дефектов, см<sup>-2</sup>
Дрейфовая подвижность, см<sup>2</sup>/В·с
плотность дефектов, см<sup>-2</sup>
2,3
4,8·10<sup>6</sup>
4,7
2,5·10<sup>4</sup>
3,1
4,1·10<sup>6</sup>
6,0
2,2·10<sup>4</sup>
4,5
2,8·10<sup>6</sup>
8,8
1,1·10<sup>4</sup>
2,7
4,5·10<sup>6</sup>
5,3
2,7·10<sup>4</sup>
4,2
3,0·10<sup>6</sup>
8,1
1,3·10<sup>4</sup>
3,7
3,9·10<sup>6</sup>
7,2
1,7·10<sup>4</sup>
2,9
4,2·10<sup>6</sup>
5,5
2,0·10<sup>4</sup>
4,4
2,7·10<sup>6</sup>
8,3
1,2·10<sup>4</sup>
3,8
3,7·10<sup>6</sup>
7,5
1,8·10<sup>4</sup>
2,4
4,7·10<sup>6</sup>
4,6
2,4·10<sup>4</sup>
4,1
3,1·10<sup>6</sup>
7,9
1,6·10<sup>4</sup>
3,9
4,2·10<sup>6</sup>
7,4
2,2·10<sup>4</sup>
2,6
4,5·10<sup>6</sup>
4,8
2,5·10<sup>4</sup>
3,3
4,0·10<sup>6</sup>
6,5
1,9·10<sup>4</sup>
Экспериментальные исследования показали, что выход годных приборов, на партии пластин сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 17,8%.
Технический результат: снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.
Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной, и соответствовали требованиям.
14
15
-2
Предлагаемый способ изготовления тонкопленочного транзистора путем формирования аморфной пленки кремния толщиной 430 нм в ВЧ тлеющем разряде в силане при температуре подложки 250°С с последующей имплантацией ионов фтора с энергией 25 кэВ, дозой 10-5·10 см и проведения отжига в атмосфере азота при температуре 200-220°С в течение 60 мин позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.