СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНОГО ТРАНЗИСТОРА
METHOD OF MAKING THIN-FILM TRANSISTOR

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления тонкопленочных транзисторов.
Известен способ изготовления тонкопленочного транзистора (патент 4990977 США, МКИ H01L 29/78) путем последовательного формирования на подложке слоя электрода затвора, подзатворного диэлектрика, полоски электрода истока, полупроводникового слоя, покрывающего диэлектрик и окружающего полоски истока и электрод стока. При этом канал транзистора состоит из участка между полосками истока и диэлектрика, где ток течет параллельно поверхности подложки, и участка между полосками с линиями тока, перпендикулярным поверхности подложки. В таких тонкопленочных транзисторах образуются механические напряжения, которые приводят к созданию дефектов, ухудшающих параметры приборов.
s
s
Наиболее близким является способ изготовления транзистора (заявка 2133929 Япония, МКИ H01L 21/336) путем формирования толстого слоя окисла вокруг активной структуры и сильнолегированного слоя под этим окислом для уменьшения утечек. Участок p-подложки для формирования истока-канала-стока защищают поверх окисла затвора маской, препятствующий окислению, проводят имплантацию A для образования сильнолегированного слоя и глубокое окисление для изоляции. Далее проводят имплантацию бора B для легирования слоя канала, формируют электрод затвора, проводят имплантацию A для создания областей истока и стока, а также операции формирования контактно-металлизационной системы.
Недостатками этого способа являются:
- низкая стабильность;
- низкая технологическая воспроизводимость;
- повышенные токи утечки.
Задача, решаемая изобретением, - снижение токов утечек, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.
-
+
Задача решается путем формирования на подложку из монокристаллического кремния с термически выращенным слоем окиси кремния слоя аморфного кремния n-типа толщиной 300 нм и 20 нм слоя легированного фосфором микрокристаллического кремния n-типа.
-
+
2
Технология способа состоит в следующем: на подложку из монокристаллического кремния с термически выращенным 400-нм слоем окиси кремния, плазмохимическим осаждением из газовой фазы при температуре подложки 300°С последовательно осаждают слой нелегированного α-Si n-типа толщиной 300 нм и 20-нм слой легированного фосфором микрокристаллического кремния n-типа. Между стоком и истоком формируют термически слой оксида кремния толщиной 200 нм, углубленный в слой аморфного кремния, который служит в качестве подзатворного диэлектрика. Затем наносят 500-нм слой SiO методом химического осаждения из газовой фазы при 250°C и с помощью фотолитографии стравливают этот слой, оставляя его только на областях истока и стока. Области истока и стока выполнены из микрокристаллического кремния, который обладает низким удельным сопротивлением, обеспечивает уменьшение паразитного сопротивления истока и стока и снижения токов утечки. Потом вскрываются контактные окна, напыляется Al и формируется рисунок металлизации. Затем образцы отжигают в атмосфере водорода при 350°C в течение 30 мин. По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы тонкопленочные транзисторы. Результаты обработки представлены в таблице.
Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по стандартной технологии
Параметры полупроводниковых структур, изготовленных по предлагаемой технологии
Ток утечки I ут·10<sup>10</sup> A
Плотность дефектов, см<sup>-2</sup>
Ток утечки 1 ут·10<sup>10</sup> A
Плотность дефектов, см<sup>-2</sup>
4,7
1,5·10<sup>4</sup>
0,6
3,4·10<sup>2</sup>
4,5
1,8·10<sup>4</sup>
0,4
4,6·10<sup>2</sup>
4,5
2,7·10<sup>4</sup>
0,5
3,4·10<sup>2</sup>
5,3
1,2·10<sup>4</sup>
од
1,1·10<sup>2</sup>
5,2
2,5·10<sup>4</sup>
0,6
1,5·10<sup>2</sup>
5,7
1·10<sup>4</sup>
0,7
0,7·10<sup>2</sup>
4,6
4,6·10<sup>4</sup>
0,3
7,5·10<sup>2</sup>
4,9
3,5·10<sup>4</sup>
0,6
2,2·10<sup>2</sup>
4,4
8·10<sup>4</sup>
0,2
8,9·10<sup>2</sup>
4,9
2·10<sup>4</sup>
0,4
2,1·10<sup>2</sup>
4,7
3,2·10<sup>4</sup>
0,6
2,4·10<sup>2</sup>
5,4
1,7-Ю<sup>4</sup>
0,7
1,9-Ю<sup>2</sup>
5,0
5·10<sup>4</sup>
0,3
4,4·10<sup>2</sup>
Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых структур, на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 18,5%.
Технический результат: снижение токов утечек, обеспечение технологичности, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных приборов.
Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.
-
+
Предложенный способ изготовления тонкопленочного транзистора путем формирования на подложку из монокристаллического кремния с термически выращенным слоем окиси кремния слоя аморфного кремния n-типа толщиной 300 нм и 20-нм слоя легированного фосфором микрокристаллического кремния n-типа позволяет повысить процент выхода годных приборов, улучшить их качество и надежность.