способ изготовления полупроводникового прибора

Формула изобретения

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий процессы ионной имплантации и формирование активных областей прибора на кремниевой подложке, отличающийся тем, что после формирования активных областей создают скрытый р-слой под каналом прибора легированием подложки ионами Be с энергией 125-175 кэВ, дозой (2-5)·10¹² см^-2 и с последующим отжигом при температуре 650-750°С в течение 20-30 мин и атмосфере Н₂.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления приборов с низкими токами утечки.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора с малыми токами утечки [Патент 4985739, США, МКИ H01L 29/80] путем использования структуры, в которой одна система областей сток-исток окружает другую систему областей сток-исток, а нижний затвор скрытый, верхний соединяется с контактной площадкой через диффузионный барьер для предотвращения проникновения металла. В таких полупроводниковых приборах из-за низкой технологичности увеличивается разброс параметров и снижается надежность приборов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора с пониженным током утечки [Заявка 2133929, Япония, МКИ H01L 21/336] путем формирования окислением толстого слоя изолирующего оксида вокруг активной области структуры и сильнолегированного слоя под этим оксидом, который создается ионной имплантацией мышьяка.

Недостатками этого способа являются:

- повышенная плотность дефектов;

- низкая технологическая воспроизводимость;

- повышенные значения токов утечек.

Задача, решаемая изобретением, - снижение токов утечек в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных.

Задача решается путем формирования скрытого p-слоя под каналом полевого транзистора, легированием подложки ионами Be с энергией 125-175 кэВ, дозой (2-5)·10¹² см^-2 и с последующим отжигом при температуре 650-750°С в течение 20-30 мин в атмосфере H₂.

Скрытый p-слой компенсирует флуктуации уровня легирования в области активного слоя, обеспечивает высокую однородность структуры, что приводит к уменьшению флуктуации толщины канала и снижает токи утечки.

Технология способа состоит в следующем: на кремниевой пластине активный n-канал и n⁺-области стока и истока формировали путем локального легирования подложки ионами Si ⁺ с энергией ионов 115-150 кэВ, дозой (4-5)·10 ¹² см^-2 для n-слоя и (1-3)·10¹³ см^-2 для n⁺-области. Затем проводили отжиг при температуре 800-900°C в течение 20-30 мин в атмосфере H₂. В последующем формировали скрытый p-слой под каналом полевого транзистора путем легирования подложки ионами Be с энергией 125-175 кэВ, дозой (2-5)·10¹² см^-2 и отжиге при температуре 650-750°C в течение 20-30 мин в атмосфере H₂. Затвор и контакты к активным областям полупроводникового прибора формировали по стандартной технологии.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты исследований представлены в табл.1.

Таблица 1
Параметры приборов
Параметры п/п структур, изготовленных по стандартной технологии	Параметры п/п структур, изготовленных но предлагаемой технологии
Ток утечки, Iут·1013 А	Плотность дефектов, см-2	Ток утечки, Iут·1013 А	Плотность дефектов, см-2
4,7	1,5·10 4	0,6	3,4·102
4,5	1,8·104	0,4	4,6·102
4,5	2,7·10 4	0,5	3,4·102
5,3	1,2·104	0,1	1,1·102
5,2	2,5·10 4	0,6	1,5·102
5,7	1·104	0,7	0,7·102
4,6	4,6·10 4	0,3	7,5·102
4,9	3,5·104	0,6	2,2·102
4,4	8,0·10 4	0,2	8,9·102
4,9	2·104	0,4	2,1·102
4,7	3,2·10 4	0,6	2,4·102
5,4	1,7·104	0,7	1,9·102
5,0	5·10 4	0,3	4,4·102

Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых приборов, на партии пластин сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 16,8%.

Технический результат - снижение токов утечек в полупроводниковых приборах, обеспечивающее технологичность, улучшение параметров, повышение надежности и увеличение процента выхода годных.

Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем формирования скрытого p-слоя под каналом полевого транзистора легированием подложки ионами Be с энергией 125-175 кэВ, дозой (2-5)·10¹² см ^-2 и с последующим отжигом при температуре 650-750°C в течение 20-30 мин в атмосфере H₂ позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.