[go: up one dir, main page]

PL94622B1 - Sposob wytwarzania tranzystora unipolarnego oraz tranzystor unipolarny - Google Patents

Sposob wytwarzania tranzystora unipolarnego oraz tranzystor unipolarny Download PDF

Info

Publication number
PL94622B1
PL94622B1 PL16808774A PL16808774A PL94622B1 PL 94622 B1 PL94622 B1 PL 94622B1 PL 16808774 A PL16808774 A PL 16808774A PL 16808774 A PL16808774 A PL 16808774A PL 94622 B1 PL94622 B1 PL 94622B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
layer
insulating layer
source
gate
oxide insulating
Prior art date
Application number
PL16808774A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Fairchild Camera Instr Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fairchild Camera Instr Co filed Critical Fairchild Camera Instr Co
Publication of PL94622B1 publication Critical patent/PL94622B1/pl

Links

Landscapes

  • Element Separation (AREA)
  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku je$t sposób wytwarzania tranzystora unipolarnego, zwlaszcza tranzystora krzemo¬ wego, w którym warstwa tlenkowa tworzaca bramke jest tak formowana, aby otrzymac maksymalnie stabilne i powtarzalne tranzystory o uprzednio zalozonych charakterystykach oraz tranzystor unipolarny.Pólprzewodnikowe tranzystory unipolarne sa znane. Tranzystory takie sa maksymalnie czule na niewielkie ilosci zanieczyszczen w powierzchniach styku pomiedzy warstwami izolacyjnymi i lezacym ponizej materialem pólprzewodnikowym zawierajacym obszary zródla i drenu. Poniewaz wymiary tranzystora unipolarnego zmniej¬ sza sie coraz bardziej, to istotne staje sie wlasciwe dobranie masek, a zwlaszcza masek zródla i drenu.Zastosowanie bramki z krzemu polikrystalicznego, jak to przedstawiono w opisie patentowym USA nr 3673471, umozliwia zmniejszenie wymiarów obszarów zródla i drenu oraz zmniejsza pokrywanie bramki w stosunku do rejonów zródla i drenu, umozliwiajac tym samym wieksza predkosc dzialania tranzystora unipolarnego.W tranzystorach unipolarnych cienka warstwa izolacyjna umieszczona jest pomiedzy podlozem pólprze¬ wodnikowym zawierajacym obszary zródla i drenu, a elektroda bramki. Chroni to od niepozadanych inwersji materialu pólprzewodnikowego w polu (to znaczy w czesci nieaktywnej) przyrzadu pólprzewodnikowego, gdy napiecie jest podawane do elektrody bramki, a znacznie grubsza warstwa izolacyjna umieszczona jest nad polem przyrzadu niz pod elektroda bramki. Jak wynika ze wspomnianego opisu patentowego USA, zwykle izolacja pola jest o rzad wielkosci grubsza niz izolacja bramki. Dotychczas przy produkcji tranzystorów unipolarnych najpierw naklada sie na plytke warstwe tlenkowa pola. Te czesci warstwy tlenkowej pola nad obszarami podloza pólprzewodnikowego, w których maja byc wytworzone zródlo i dren sa usuwane. Po wytworzeniu obszarów zródla i drenu, usuwana jest warstwa tlenkowa pola znad obszaru bramki, a tworzona jest warstwa tlenkowa bramki. Warstwa tlenkowa bramki ma grubosc rzedu 1000 A.Usuniecie warstwy tlenkowej pola znad obszarów aktywnych podloza pólprzewodnikowego umozliwia zanieczyszczenie tych rejonów podloza i utrudnia dalszy proces narastania jednorodnej warstwy tlenkowej2 94 622 bramki. Zwykle zanieczyszczenia gromadza sie na krawedziach warstwy tlenkowej pola i powoduja zwarcia pomiedzy kolejno formowana elektroda bramki i obszarami zródla i/lub drenu. Ponadto, róznica grubosci warstw tlenkowych pola i bramki powoduje gwaltowny skok izolacji w sasiedztwie obszarów zródla i drenu.Taki skok znacznie podwyzsza ryzyko przerwania przewodzacych wyprowadzen stykajacych sie z obszarami zródla 1 drenu.Sposób wytwarzania tranzystora unipolarnego wedlug wynalazku polega na tym, ze tlenkowa warstwe izolacyjna bramki formuje sie jako pierwsza w materiale pólprzewodnikowym, a nastepnie selektywnie formuje sie tlenkowa warstwe izolacyjna pola. Grubosc tlenkowej warstwy izolacyjnej, laczacej tlenkowa warstwe izolacyjna bramki i tlenkowa warstwe izolacyjna pola, zmniejsza sie od grubosci tlenkowej warstwy izolacyjnej pola do grubosci tlenkowej warstwy izolacyjnej bramki.Tranzystor unipolarny wedlug wynalazku, charakteryzuje sie tym, ze warstwa izolacyjna, laczaca druga tlenkowa warstwe izolacyjna pokrywajaca czesc materialu pólprzewodnikowego otaczajaca obszary zródla i drenu oraz obszar pomiedzy obszarami zródla i drenu z pierwsza tlenkowa warstwa izolacyjna, pokrywajaca czesc powierzchni materialu pólprzewodnikowego pomiedzy obszarami zródla i drenu, zweza sie stopniowo od grubosci drugiej tlenkowej warstwy izolacyjnej do grubosci pierwszej tlenkowej warstwy izolacyjnej .tworzac przejscie w ksztalciestozka. , Formowanie, jako pierwszej warstwy tlenkowej bramki w kilku operacjach w wysokiej temperaturze, minimalizuje zanieczyszczenie objetosciowe nawarstwienia lub zubozenia, które byly dotychczas charakterys¬ tyczna cecha procesu utleniania.Dzieki utrzymaniu warstwy tlenkowej bramki w przyrzadzie pólprzewodnikowym przez caly proces, powierzchnia przyrzadu jest chroniona, a zanieczyszczenia i Inne domieszki nie moga sie tworzyc na powierzchni materialu pólprzewodnikowego. Proces wedlug wynalazku daje mozliwosc wytworzenia srednio wiekszej ilosci tranzystorów unipolarnych na jednej plytce niz uzyskano to dotychczas.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1a do 1h przedstawiaja kolejne fazy procesu wedlug wynalazku, a fig. 2 - uksztaltowane stozkowo przejscie pomiedzy warstwa tlenkowa pola i warstwa tlenkowa bramki w przekroju poprzecznym.Rozwiazanie wedlug wynalazku jest opisane przy stosowaniu materialu krzemowego, jednakze rozwiazanie to moze byc stosowane dla dowolnego innego materialu odpowiedniego do produkcji tranzystorów unipolarnych i i zdolnego do wytworzenia tlenku materialu pólprzewodnikowego, powstajacego pod wplywem ciepla z ma¬ terialu pólprzewodnikowego.Na podlozu krzemowym 11 (fig. 1a), formuje sie tlenkowa warstwe izolacyjna bramki 12. Zwykle warstwe tlenkowa bramki 12 formuje sie przez termiczne utlenianie podloza 11 i ma ona grubosc w przyblizeniu 1000 A.Jednakze w procesie wedlug wynalazku mozna stosowac dowolne grubosci warstwy tlenkowej bramki, odpo¬ wiednie do uzyskania tranzystora unipolarnego o pozadanych charakterystykach. Podloze krzemowe 11 ma rezystancje wlasciwa 4-6 omów i jest typowo ciete wedlug ukierunkowania (111), chociaz równiez dopuszczal¬ ne la inne ukierunkowania ciecia np. (100). Warstwe tlenkowa 12 formuje sie korzystnie poprzez termiczne utlenianie podloza krzemowego 11, lecz równiez inne sposoby zapewniaja wytworzenie zadowalajacej izolacji bramki. Podloze 11 i wszystkie pokrywajace warstwy nazwane sa plytka 10* Warstwa 13 z azotku krzemu utworzona jest na warstwie tlenkowej 12 (fig. 1b). Warstwa azotku 13 ma grubosc 1000 A, lecz, zaleznie od wymagan, moze miec inna grubosc. Nastepnie na górnej powierzchni warstwy azotku krzemu 13 wytwarzana jest cienka warstwa tlenku krzemu 13a (fig. 1b). Sposoby utleniania warstwy azotku krzemu sa znane. Zwykle warstwa tlenku krzemu 13a ma grubosc 50 A. Nalezy dodac, ze etap ten jest wykonywany dodatkowo i mozna go ominac, gdy zachodzi potrzeba. Nastepna warstwa 14, dwutlenku krzemu wytworzona jest na cienkiej, utlenionej warstwie azotku. Warstwa 14 dwutlenku krzemu ma grubosc w przyblize¬ niu 6000 A i jest formowana poprzez rozklad krzemometanu w srodowisku tlenu. Warstwa 14, dwutlenku krzemu dobrze przylega do warstwy 13a utlenionego azotku krzemu. W rzeczywistosci warstwa 13a zostaje utworzona w celu uzyskania przylegania bazy do warstwy 14.Nastepny etap procesu nie jest przedstawiony na rysunku, a stanowi on objetosciowe pochlanianie gazów w temperaturze 1070°C, w srodowisku tlenochlorku fosforu. W wyniku, wzbogacone fosforem szklo, stanowiace górna czesc warstwy 14 jest usuwane z przyrzadu pólprzewodnikowego. Z warstwy 14 usuwana jest warstwa o grubosci 3000 A.Jak pokazano na fig. 1c, warstwa dwutlenku krzemu 14 i lezaca ponizej warstwa azotku krzemu 13 usuwane sa ze wszystkich czesci pola przyrzadu pólprzewodnikowego. Aby tego dokonac, warstwa tlenku krzemu 14 jest wstepnie maskowana, w celu przepuszczenia naswietlenia do calej warstwy tlenkowej pola przyrzadu pólprzewodnikowego. Nastepnie warstwa 14 dwutlenku krzemu jest wytrawiana do warstwy azotku krzemu 13, stosujac selektywne trawienie, które znacznie szybciej wytrawia dwutlenek Krzemu niz azotek94 622 3 krzemu. Wówczas, gdy caly naswietlony dwutlenek krzemu 14 na azotku krzemu 13 zostanie usuniety, usuwany jest swiezo naswietlony azotek krzemu 13, poprzez trawienie, które trawi go znacznie szybciej niz dwutlenek krzemu. Gdy zostanie usuniety azotek krzemu 13 pokrywajacy warstwe tlenkowa bramki 12, stosowana do usuniecia azotku krzemu substancja trawiaca nie atakuje w znacznej mierze warstwy tlenkowej bramki 12* Struktura pozostala po trawieniu przedstawiona jest na fig. 1c, gdzie czesc 14b warstwy 14 dwutlenku krzemu nadal pokrywa obszar 13b warstwy 13 azotku krzemu, która z kolei pokrywa obszar aktywny przyrzadu pólprzewodnikowego.W tym punkcie obszaru pola przyrzadu pólprzewodnikowego, w którym nie beda formowane obszary zródla, drenu i bramki tranzystora unipolarnego, jest on implantowany selektywnie domieszkami, za pomoca techniki implantacji jonów. Implantacja umozliwia domieszkom typu przewódnosciowego, przejscie przez warstwe tlenkowa bramki 12 i osadzenie sie w obszarze podloza 11 pólprzewodnikowego, bezposrednio pod ta warstwa tlenkowa bramki. Dlatego obszary 11a i11b pokazane na fig. 1c zawieraja jonowo implantowane domieszki. Gdy podloze pólprzewodnikowe jest l/pu n, domieszki te maja taka koncentracje, ze implantowany material pólprzewodnikowy wykazuje przewodnosc typu ri\ Gdy podloze pólprzewodnikowe jest o przewod¬ nosci typu p, domieszki te sa tak uksztaltowane, ze obszary implantacji jonów wykazuja przewodnosc typu p+.Typowa grubosc dla jonowo implantowanych obszarów 1 la i 11b wynosi 1000 A, a typowa koncentracja domieszek w tych obszarach wynosi 101 6 atomów/cm3.Nastepnie plytka 10 umieszczona jest w srodowisku utleniajacym i w podwyzszonej temperaturze. Tlen ze srodowiska laczy sie z krzemem podloza krzemowego 11 pod tymi czesciami warstwy tlenkowej bramki 12, które nie sa osloniete azotkiem krzemu 13b, tworzac grube obszary 16a i 16b (fig. 1d) utlenionego materialu pólprzewodnikowego. Obszary 16a i 16b maja typowo grubosc 1,6 mikrona. W wyniku utleniania pólprzewodni¬ kowego materialu krzemowego, wzrasta grubosc materialu w przyblizeniu 2,2 raza. Rejony 16a i 16b zuzywaja w przyblizeniu 0,7 mikrona znajdujacego sie pod nimi materialu pólprzewodnikowego 11, aby utworzyc warstwe dwutlenku krzemu o grubosci 1,6 mikrona. Podczas procesu utleniania termicznego w wysokiej temperaturze, obszary 1 la i 11b o przewodnosci typu ri\ migruja dalej w glab krzemowego podloza pólprzewod¬ nikowego 11. Ta migracja zachodzi zarówno z uwagi na rózne wspólczynniki dyfuzji i segregacji przewodnosci wlasciwej okreslonych domieszkami w obszarach 11a i 11b w krzemie, w przeciwienstwie do dwutlenku krzemu, Dlatego utlenione obszary 16a i 16b nie zawieraja tak znacznej ilosci domieszek jak obszary 1 la 111b/Jesli jednakze podloze 11 zawiera bor jako glówna domieszke i jest typu p, to obszary 16a i 16b moga zawierac znaczne ilosci boru. Równiez obszar 16a z dwutlenkiem krzemu jest tworzony na spodniej stronie plytki podczas procesu utleniania. Obszar 16f (fig. Id) jest utworzony wczesniej, podczas tworzenia warstwy tlenkowej stanowiacej bramke 12 i warstwy dwutlenku krzemu 14.Tworzenie grubej warstwy tlenkowej pola 16a i 16b poprzedzone jest usuwaniem azotku krzemu 13b i pokrywajacego dwutlenku krzemu 14b (fig. 1 c). Ostateczna strukture przedstawiono na fig. Id. Nalezy zauwazyc, ze w obszarach 16c i 16d warstwa tlenkowa pola stopniowo zweza sie od grubosci pola tlenku krzemu 14 do grubosci warstwy tlenkowej bramki 12. To zwezanie umozliwia stykanie sie obszarów zródla i drenu za pomoca wyprowadzen przecinajacych pole warstwy tlenkowej i nastepnie stopniowe opadanie do wysokosci warstwy tlenkowej bramki, bez prawdopodobienstwa powstawania przerw obwodu, co dotychczas mialo miejsce.Po wytworzeniu struktury pokazanej na fig. 1d, na górnej powierzchni przyrzadu tworzona jest warstwa 17 z krzemu polikrystalicznego. Warstwa 17 jest tworzona po utworzeniu otworu 12b w warstwie tlenkowej bramki 12. Stad czesc warstwy 17 styka sie z powierzchnia podloza 11. Warstwa 17 z krzemu polikrystalicznego ma w przyblizeniu od 3000 A do 3300 A grubosci. Mozna jednak stosowac inne grubosci, jesli zachodzi tego potrzeba. Technika osadzania warstwy krzemu polikrystalicznego jest znana i nie bedzie tu opisywana.Nastepnie górna powierzchnia warstwy 17 z krzemu polikrystalicznego jest utleniana, aby wytworzyc warstwe 18 dwutlenku krzemu. Standardowe techniki chemigrafii stosuja maskowanie warstwy 17 utlenionego krzemu polikrystalicznego ponad obszarami bramki tworzonymi w podlozu lub na podlozu 11 oraz ponad przewodzacymi polaczeniami wewnetrznymi tworzonymi z krzemu polikrystalicznego. Z powierzchni nie chro¬ nionych warstwa swiatloczula usuwany jest tlenek, a nastepnie usuwany jest naswietlony krzem polikrystaliczny.Struktura ostateczna (fig. 1f) posiada obszar 17a krzemu polikrystalicznego, utworzony na jej górnej powierzchni ponad tlenkiem bramki 12 i chroniony pokrywajaca warstwa tlenku 18a. Krzem polikrystaliczny w rejonach 17b i 17c jest usuniety. Krzem polikrystaliczny 17d, posiadajacy na swej górnej powierzchni warstwe tlenku 18d pokrywa nie tylko czesc aktywnego obszaru przyrzadu, lecz równiez i czesc pola przyrzadu. Po domieszkowaniu, ten krzem polikrystaliczny sluzy jako przewodzace wyprowadzenie do obszaru aktywnego utworzonego w podlozu 11 ponizej otworu 12b w warstwie tlenkowej bramki 12. Ponadto obszary domieszko¬ wanego krzemu polikrystalicznego moga byc uzywane jako dolne poprzeczne przewodnosci pod wyprowadzenia¬ mi metalowymi. Nastepnie warstwa tlenkowa bramki 12 nie pokryta ani obszarami 17a, 17d krzemu4 94 622 polikrystalicznego, ani czescia obszarów 16a, 16b tlenku pola jest usuwana, aby odslonic górna powierzchnie materialu pólprzewodnikowego 11, w której maja byc wytworzone obszary zródla i drenu tranzystora unipolarnego. Równoczesnie z selektywnym usuwaniem tlenku z warstwy stanowiacej bramke 12 usuwane sa utlenione czesci 18a, 18d obszarów 17a, 17d krzemu polikrystalicznego.Domieszka typowa, która jest bor, gdy podloze 11 ma przewodnosc typu n, jest nastepnie dyfundowana w podloze 11, aby w tranzystorze wytworzyc zródlo i dren, to znaczy obszary 19a i 19b. Chociaz warstwa tlenkowa bramki ponad obszarami zródla 19a i drenu 19b, opisana jako calkowicie usuwana w tym etapie produkcji, moze byc, jesli trzeba, usuwana tylko czesciowo. Czesc warstwy tlenkowej bramki 12 z lewej strony podloza 11 podczas procesu dyfuzji musi byc jednakze dostatecznie cienka, aby umozliwic przejscie domieszki przez nia, a to w celu wytworzenia obszarów zródla 19a i drenu 19b pod warstwa tlenkowa bramki 12.Podczas dyfuzji boru w podloze 11 dla wytworzenia obszarów zródla 19a i drenu 19b, bor dyfunduje równiez w obszary 17a i 17d krzemu polikrystalicznego 17, aby wytworzyc elektrode bramki 17a i przewodzace wyprowadzenie 17d. Dyfuzja przeprowadzana jest w atmosferze utleniajacej, wiec cienka warstwa tlenku tworzy sie ponownie nad obszarami zródla i drenu. Czesc tej warstwy tlenku moze byc usunieta, aby umozliwic wykonanie styku elektrycznego obszaru drenu 19b. Nalezy zauwazyc, ze obszar !9a juz ma taki styk poprzez okno 12b (fig. 1e) za posrednictwem krzemu polikrystalicznego 17d. Ewentualnie mozna wykonac styk metalowy z takiego materialu jak aluminium, do obszaru 19a.Po wytworzeniu domieszkowanej elektrody bramki 17a, domieszkowanego wyprowadzenia 17d, oraz obszarów zródla 19a i drenu 19b poprzez dyfuzje domieszki typu p, na górnej powierzchni przyrzadu tworzona jest warstwa materialu biernego 20 (fig. 1g). Zwykle warstwa 20 sklada sie z domieszkowanej fosforem warstwy dwutlenku krzemu o grubosci w przyblizeniu 6000 A. Jednakze mozna tworzyc równiez inne warstwy pasywa- cyjne i/lub izolacyjne nad górna powierzchnia przyrzadu. Takie warstwy moga sie skladac 2 wielu warstw materialu i moga zawierac np. warstwy azotkukrzemu. .Plytka 10 jest nastepnie podgrzewana, aby umozliwic roztopienie sie szkla 20 i dalsza dyfuzje boru w obszarach 19a i 19b w podlozu 11 w celu dalszego rozszerzenia obszarów zródla 19a i drenu 19b. Taobróbka cieplna jest znana, nie bedzie wiec opisywana. Po zakonczeniu tej obróbki cieplnej, w warstwie 20 utworzone ta przerwy stykowe, aby odslonic te obszary w podlozu 11, do których trzeba wykonac styki elektryczne. Podczas gdy obszar 19a ma juz styk poprzez wyprowadzenie 17d z domieszkowanego krzemu polikrystalicznego, to dla obszaru 19b trzeba wykonac odpowiedni styk. Okno stykowe 20a w warstwie 20 odslaniajace powierzchnie obszaru 19b jest wytworzone znana technika maskowania i fotolitografii. Ponadto jest równiez wykonywany, przez inne okno w warstwie 20, styk do domieszkowanego krzemu polikrystalicznego pozostajacego na przyrzadzie pólprzewodnikowym.W tym czasie, na przyklad przez trawienie, warstwy tlenkowe 16e i 16f (fig~1d) powstale na spodniej stronie plytki sa usuwane. Nastepnie nad górna powierzchnia warstwy 20 tworzona jest warstwa 21 z materialu przewodzacego. Zwykle warstwa ta jest tworzona przez napylenie aluminium. Warstwa 21 styka sie poprzez warstwe 20 z górnymi powierzchniami obszarów na podlozu 11 przez okna, takie jak 20a. Warstwa przewodzaca 21, bedaca na przyklad warstwa aluminium o grubosci 1,2 mikrona jest nastepnie maskowana i trawiona, zeby wytworzyc odpowiedni wzór wyprowadzen na górnej powierzchni przyrzadu. Maskowanie i trawienie jest znane i nie bedzie opisywane.Plytka 10 jest nastepnie podgrzewana, aby utworzyc przez stopienie dobry styk elektryczny pomiedzy czesciami warstwy 21 i podlozem11. , Ostatni etap procesu stanowi tworzenie nad powierzchnia plytki warstwy zdomieszkowanego fosforem dwutlenku krzemu o grubosci w przyblizeniu 1,0 mikrona. Ten etap nastepuje po maskowaniu sciezek stykowych na górnej powierzchni przyrzadu, wytworzonych z warstwy 21 i wytrawianie dwutlenku krzemu, aby odslonic te sciezki przewodzace.Wytworzony w tym procesie przyrzad pólprzewodnikowy posiada wewnetrzne wyprowadzenie 17d obszaru 19d. Ponadto powierzchnia podloza 11, na której zostal utworzony tranzystor chroniona Jest warstwa tlenkowa bramki 12, powstrzymujaca tym samym domieszki od dochodzenia do granicy faz pomiedzy warstwa tlenkowa 12 i podlozem 11. Dodatkowa warstwa tlenku 16a, 16b w polu przyrzadu jest wytworzona w czasie procesu, ta warstwa tlenkowa jest rozszerzeniem warstwy tlenkowej bramki. Granica faz pomiedzy warstwa tlenkowa bramki 12 i warstwa tlenkowa pola 16 zaweza sie, co zmniejsza ostrosc stopni, które musza byc przecinane przez przechodzace wyprowadzenia 17d i 21, które stykaja sie z obszarami zródla i drenu przyrzadu pólprzewodnikowego. Ponadto ostrosc stopni przecinanych przez styk 17a bramki jest podobnie zmniejszana przez te zwezajaca sie powierzchnie.Figura 2 przedstawia dokladnie obszar przejsciowy pomiedzy warstwa tlenkowa bramki 12 i warstwa tlenkowa pola 16b, przy czym krzem polikrystaliczny 17 pokrywa obydwie tlenkowe warstwy, co pokazano94 622 5 równiez na fig. 1e. Struktura pokazana na fig. 2 jest oparta na fotografii obszaru przejscia pomiedzy warstwa tlenkowa bramki 12 i warstwa tlenkowa pola 16b. Warstwa tlenkowa pol. I6b jest stopniowym rozszerzeniem warstwy tlenkowej bramki 12 o stopniowo zwiekszajacej sie grubosci wzdluz obszaru 12b. Przy szczycie 12c -gwaftottiEtte stonczy sie stopniowy wzrost grubosci warstwy tlenkowej, a kierunek zbocza powierzchni warstwy tlenkowej Wfo odwraca sie. Na powierzchni warstwy tlenkowej 16b tworzy sie niecka 16g, lecz nastepnie w obszarze T6Hn vwarst»»atlenkowa pola stopniowo przyjmuje powierzchnie plaska i jej grubosc staje sie jednolita.Obszar lite zwys&lawfeftinieszkowanego materialu typu n pozostaje bezposrednio pod dolna powierzchnia warstwy tlenkowej poto 16b. Krzem polikrystaliczny 17 tworzy jednorodna warstwe nad górna powierzchnia warstwy tlenkowcaj fefasriki 12 i warstwy tlenkowej pola 16, pomijajac istnienie szczytu 12c < niecki 1$& w warstwie tle.mkDja»3J frfmmki 12 oraz warstwy tlenkowej pola 16b. Warstwa 20 dwutlenku krzemu pokrywa warstwe polikrystafranallJ.W odmiennym ra*zjwl§zaniu wedlug wynalazku podloze 11 jest utleniane, aby wytworzyc warstw* tlenkowa bramki 12. :Nas.tepriie warstwa azotku krzemu 13 (fig. 1b) jest umieszczona nad warstwa tlenkowa bramki 12 i rra gruboSc w przyblizeniu 1000 A. Warstwa tlenkowa (nie pokazana na rysunku), utworzona ni spodniej stronie plytki 11 jest nastepnie usuwana, zwykle poprzez trawienie. Ta warstwa tlenku byla wytworzona równaczeirtie z warstwa tlenkowa bramki ima te sama grubosc go warstwa tlenkowa bramki' (typowo okolo lOODjfc). Nastepnie warstwa 14 (fig. 1b) dwutlenku krzemu jest umieszczona nad górna powierzchnia azotku taranmu 13. Przed umieszczeniem warstwy 14 dwutlenku krzemu, warstwa azotku krzemu 13 moze byc utleniona Jesli wymaga sie, aby poprawic baze, na której ma byc tworzona warstwa 14. Warstwa 14 ma grubosc 5000 A.Struktura jest nastepnie w calosci odgazowywana za pomoca trójchlorku fosforu w wysokiej temperaturze, korzystnie 1070°C. Po zakonczeniu odgazowywania warstwa 14 jest zdejmowana z przyrzadu. Nastepnie utleniana jest warstwa azotku krzemu 13 w parze wodnej o temperaturze 1000°C, przez czas potrzebny do wytworzenia warstwy tlenkowej o grubosci okolo 50 A. Ta warstwa o grubosci 50 A pokrywajaca azotek krzemu jest nastepnie usuwana z pola przyrzadu, pozostawiajac tlenek azotku nad obszarami zródla, drenu i bramki.Azotek krzemu odsloniety po usunieciu warstwy tlenku z pola przyrzadu jest nastepnie usuwany poprzez trawienie kwasem fosforowym w temperaturze 155°C. Po tym etapie usuwana jest odslonieta warstwa tlenkowa bramki (o grubosci w przyblizeniu 1050 A). Umozliwia to obserwacje niewytrawionych lub wytrawionych czesciowo powierzchni warstwy tlenkowej pola pozostalej po niekompletnym usunieciu azotku krzemu. Dlatego obszary azotku krzemu przypadkowo pozostawione w polu przyrzadu sa na tym etapie procesu niezawodnie wykrywane i zostaja dokladnie usuniete.Nastepnie imptantowane sa domieszki w pole przyrzadu przy zastosowaniu techniki focrientecfi jonów.Zwykle domieszki te sa implantowane z gestoscia powierzchniowa 2X 1012 atomów/cm2 prre tettosowantu strumienia jonowego o energii 40 keV.Po implantacji jonów poprzez pole przyrzadu, pole to jest ponownie utleniane w perze wodne] 0 temperatu* rze 1000°C, az do narosniecia warstwy tlenku o grubosci okolo 1,3 mikrona. Warstwa tlenku na azotku krzemu, nad obszarami zródla, drenu i bramki utworzona w podlozu lub na podlozu 11, ma wstepnie grubosc 50 A- Po utlenianiu pola, warstwa tlenku ma okolo 250 A grubosci. Ta warstwa tlenku na azotku krzemu o grubosci 250 A jest usuwana przez trawienie. Trawienie trwa dluzej, niz to jest potrzebne do usuniecia znad warstwy azotku krzemu warstwy tlenku o grubosci 250 A i zwykle jest jeszcze usuwana pewna dodatkowa warstwa tlenku przykladowo az do 750 A na przyrzadzie, w celu zapewnienia calkowitego usuniecia warstwy tlenku na warstwie azotku krzemu. Ostatecznie azotek krzemu pokrywajacy warstwe tlenkowa stanowiaca bramke jest usuwany w procesie trawienia, pozostawiajac lezacy pod warstwa tlenkowa bramki (1050 A) na powierzchni podloza 11, pokrywajacy obszar zródla, drenu i bramki tworzone w podlozu lub na tym podlozu. Dalszy przebieg procesu jest identyczny z poprzednio opisanym.Wedlug drugiego przykladu rozwiazania wymiary maskowania zródla i drenu sa regulowane przez trawienie cienkiej warstwy tlenku maskujacej (zwykle 50 A grubosci), anie przez maskowanie i trawienie warstwy dwutlenku krzemu o grubosci 6000 A. Gruba warstwa dwutlenku krzemu moze powodowac zmiany w wymiarach obszarów zródla, drenu i bramki z uwagi na niekontrolowane zmiany w szybkosci trawienia bocznego grubej warstwy dwutlenku krzemu (warstwa 14, fig. 1b). Zastosowanie warstwy tlenku o grubosci 50 A do wyznaczenia bocznego zasiegu obszarów zródla, drenu i bramki znacznie poprawia dokladnosc, z która obszary te moga byc tworzone z uwagi na spadek czulosci procesu trawienia w stosunku do dwutlenku krzemu i z uwagi na zmniejszenie takich efektów optycznych jak dyfrakcja i rozproszenie swiatla, podczas tworzenia otworów zródla i drenu wiezacej ponizej warstwie azotku krzemu 13 i warstwie tlenkowej bramki 12. Ponadto wymagana energia implantacji jonów, aby implantowac wybrane domieszki w polu przyrzadu, jest znacznie zmniejszona poprzez usuniecie wstepnej warstwy tlenku w obszarze pola. Stad w tym rozwiazaniu energia6 94 622 implantacji fosforu zostala zmniejszona ze 120 keV do 40 keV. Ewentualnie, jesli zajdzie tego potrzeba, pole przyrzadu pólprzewodnikowego mozna domieszkowac metoda chemiczna.Wreszcie, grubosc warstwy tlenku pola moze byc zmniejszona do okolo 1,3 mikrona od uprzednio stosowanej grubosci warstwy tlenku pola, co zmniejsza czas wymagany do tworzenia tej warstwy, a tym samym zwieksza wydajnosc produkcji.Zmiana powyzszego procesu pociaga za soba wstepne formowanie nad cala górna powierzchnia podloza 11 tylko czesci warstwy tlenkowej bramki 12 (fig. 1a). Warstwa azotku krzemu 13 jest tworzona jak poprzednio, a warstwa tlenku ze spodniej strony jest usuwana. Warstwa 14 dwutlenku krzemu jest osadzana, a nastepnie odgazowywana i zdejmowana, po czym jest usuwana warstwa azotku krzemu 13 znad pola przyrzadu, zwykle poprzez trawienie, aby odslonic lezaca pod nia warstwe tlenku bramki. Warstwa tlenku bramki jest wstepnie tworzona jako ciensza niz w poprzednich rozwiazaniach, np. do grubosci 500—1000 A. Usuniecie azotku krzemu odslania te wstepna warstwe tlenkowa bramki w polu przyrzadu. Nastepnie odslonieta warstwa tlenkowa bramki jest selektywnie usuwana z obszarów pola przyrzadu.Wybrane domieszki implantuje sie przez pole przyrzadu w ten sam sposób, jak w drugim rozwiazaniu wedlug wynalazku, a nastepnie pole przyrzadu jest ponownie utleniane w temperaturze okolo 1000°C do pozadanej grubosci, która korzystnie wynosi 1,3 mikrona. Warstwa tlenku na pozostalych czesciach warstwy azotku krzemu 13, nad obszarami zródla i drenu, jest teraz usuwana. Warstwa tlenku ma w przyblizeniu grubosc 250 A, jako wynik dlugiego utleniania pola, któremu przyrzad zostal uprzednio poddany. W czasie procesu usuwania tlenku, trawienie jest prowadzone tak, aby wytrawic warstwe o grubosci w przyblizeniu 750 A, co zapewnia, ze cala warstwa tlenku nad warstwa azotku krzemu 13 jest calkowicie usunieta i ma maly wplyw na warstwe tlenkowa pola. Nastepnie usuwana jest warstwa azotku krzemu 13 pokrywajaca obszary, w których maja byc wytworzone w przyrzadzie zródlo, dren i bramki. Bramka jest wówczas ponownie utleniana, aby wytworzyc dodatkowa warstwe tlenku o grubosci 250-750 A nad obszarami zródla, drenu i bramki. Jesli trzeba, to ponowne utlenianie wstepne i utlenianie sa przeprowadzane w osrodku odgazowanym. Zwykle w czasie utlenia¬ nia stosuje sie pochlanianie halogenu, co jest nieraz potrzebne z uwagi na to, ze nakladanie azotku krzemu moze zanieczyszczac tlenek.Nalezy zauwazyc, ze w ostatnim opisanym rozwiazaniu wedlug wynalazku, warstwa tlenkowa bramki pozostaje nad przyrzadem po tym, gdy zostal wstepnie wytworzony.Jednak dowolne warstwy tlenku lub azotku krzemu nad polem przyrzadu sa usuwane, aby umozliwic umieszczenie domieszki w polu przyrzadu oraz, aby zabezpieczyc je przed tworzeniem sie kanalów. Wówczas warstwa tlenkowa pola nad przyrzadem jest tworzona ponownie do pozadanej grubosci. Jednakze czesc warstwy tlenkowej bramki oslaniajaca obszary zródla, drenu i bramki jest pozostawiana na przyrzadzie wciagu calego procesu, aby zabezpieczyc od zanieczyszczania formowane obszacy bramki lub zródla i drenu.Odgazowywanfe warstwy tlenku po nalozeniu warstwy azotku krzemu 13 chroni przyrzad od zanieczysz¬ czenia sodem i innymi metalami, co moze miec miejsce przed odgazowywaniem. Usuniecie azotku krzemu i lezacego pod nim tlenku umozliwia kontrole wizualna i zapewnia calkowite usuniecie azotku krzemu.Niekompletne usuniecie azotku krzemu na przyrzadzie moze spowodowac problemy wewnetrznych styków i pewne problemy zwiazane z przewodnictwem powierzchniowym.Dodatkowe utlenianie dielektryka bramki po utlenieniu pola i usunieciu azotku krzemu eliminuje efekty brzegowe duzego Qss charakterystyki, zwlaszcza malych tranzystorów unipolarnych.Wzrost grubosci warstwy tlenkowej bramki do okolo 1200 A zwieksza nieco napiecie progowe, zwykje od 1,3 V do 1,5 V.Wzrost grubosci warstwy tlenkowej bramki 12 na podlozu 11 przed kolejnym procesem poprzedzonym selektywnym utlenianiem obszarów pola daje znaczne korzysci. Umozliwia optymalizacje przygotowania powierzchni plytki wyjsciowej niezaleznie od innych wymaganych etapów procesu. W rzeczywistosci eliminuje nawarstwianie domieszek typu n po utlenieniu bramki, równiez calkowicie rozprowadza nawarstwienia jakichkol¬ wiek domieszek wystepujace podczas etapu wstepnego utleniania w nastepstwie procesu. Dzieki wzrostowi warstwy tlenkowej pola, unika sie róznych nieciaglosci powstalych w wyniku niejednolitego stopnia szybkosci utleniania, które wystepuje w uprzednio stosowanych procesach jako wynik narastania warstwy tlenkowej bramki po grubszej warstwie tlenkowej pola. Zapewnia to równiez lagodne przejscie od pola do bramki i tym samym umozliwia dokladne tworzenie i lagodne pokrywanie cienka warstwa metalu lub warstwa rezystorowa.Do produkcji tranzystorów unipolarnych typu ,rnormalnie wylaczony" mozna stosowac alternatywne rozwiazanie wedlug wynalazku. W tym procesie stosowane sa zasadniczo te same etapy, jednak z pewna modyfikacja. Po utlenieniu pola przyrzadu, warstwa 14d dwutlenku krzemu i warstwa 13b azotku krzemu wraz z posrednia warstwa 13a tlenku, sa usuwane z powierzchni przyrzadu, odslaniajac izolacje bramki nad obszarem zródla, drenu i bramki. Do wybranego obszaru lezacego pod spodem podloza krzemowego 11 jest wykonywane94 622 7 okno 12b poprzez warstwe tlenkowa bramki. Nastepnie plytka jest pokrywana warstwa swiatloczula, a warstwa swiatloczula jest usuwana sponad wybranych obszarów zródla, drenu i bramki znana technika maskowania fotolitograficznego. Po czym nastepuje implantacja jonów wybranych domieszek typu p, np. boru, nad górna powierzchnia obszarów zródla, drenu i bramki. Ta implantacja nastepuje do grubosci okolo 1000 A, choc moga byc to inne grubosci zgodnie z potrzebami. Implantacja jonów odbywa sie przy poziomie energii 50 keV.Wynikiem implantacji jonów jest utworzenie cienkiej warstwy o przewodnosci przeciwnego typu do uprzedniej przewodnosci podloza 11 w górnej powierzchni materialu pólprzewodnikowego 11 i w jej poblizu. Warstwa ta sluzy jako kanal pomiedzy przeznaczonymi do wytworzenia obszarami zródla i drenu o przewodnosci tego samego typu co podloze 11. Dlatego ta implantowana warstwa jonów umozliwia tworzenie tranzystorów unipolarnych typu „normalnie wylaczony" zamiast tranzystorów typu „normalnie zalaczony". Dalsze etapy procesu przebiegaja jak poprzednio. PL

Claims (2)

  1. Zastrzezenia patentowe 1. Sposób wytwarzania tranzystora unipolarnego, w którym formuje sie obszary zródla, drenu i bramki w materiale pólprzewodnikowym, formuje sie elektrode bramki pomiedzy obszarami zródla i drenu, przy czym elektroda bramki jest odizolowana od materialu pólprzewodnikowego pomiedzy obszarami zródla i bramki tlenkowa warstwa izolacyjna bramki, ponadto formuje sie gruba tlenkowa warstwe izolacyjna pola nad polem przyrzadu oraz formuje sie przewodzace styki do obszarów zródla i drenu oraz elektrody bramki, znamien¬ ny t y m , ze tlenkowa warstwe izolacyjna bramki formuje sie jako pierwsza w materiale pólprzewodnikowym, a nastepnie selektywnie formuje sie tlenkowa warstwe izolacyjna pola, przy czym grubosc tlenkowej warstwy izolacyjnej, laczacej tlenkowa warstwe izolacyjna bramki i tlenkowa warstwe izolacyjna pola, zmniejsza sie od grubosci tlenkowej warstwy izolacyjnej pola do grubosci tlenkowej warstwy izolacyjnej bramki.
  2. 2. Tranzystor unipolarny zawierajacy material pólprzewodnikowy posiadajacy obszary zródla I drenu, pierwsza tlenkowa warstwe izolacyjna pokrywajaca czesc powierzchni materialu pólprzewodnikowego pomie¬ dzy obszarami zródla i drenu, druga tlenkowa warstwe izolacyjna pokrywajaca czesc materialu pólprzewodniko¬ wego otaczajaca obszary zródla I drenu oraz obszar pomiedzy obszarami zródla i drenu, stykajaca sie z pierwsza tlenkowa warstwa izolacyjna, elektrode bramki uformowana na tlenkowej warstwie izolacyjnej bramki, pomiedzy obszarami zródla i drenu, material pasywacyjny pokrywajacy górne powierzchnie obszarów zródla i drenu, elektrode bramki i druga tlenkowa warstwe izolacyjna oraz wyprowadzenia przewodzace pozostajace w styku z obszarami zródla i drenu oraz z elektroda bramki przez otwory w warstwie patywacyjnej, znamienny tym, ze warstwa izolacyjna laczaca druga tlenkowa warstwe izolacyjna (16b) z pierwsza tlenkowa warstwa izolacyjna (12) jest zwezona stopniowo od grubosci drugiej tlenkowej warstwy izolacyjnej (16b) do grubosci pierwszej tlenkowej warstwy izolacyjnej (12), tworzac przejscie w ksztalcie stozka.94 622 FIG. la FIGIb 14 1 I/10 12- I3b 1,3 / f / -sio2 t Si FIG.Ic FIG.Id !6a 16?* ^ULJVi I6b Si SiO» I6< FIG.Ie FIGIf ,80|? I7d- I6 !/« //V 12 II II 19 12 )9b FIG. Ig FMB.Ih94 622 PL
PL16808774A 1973-01-15 1974-01-14 Sposob wytwarzania tranzystora unipolarnego oraz tranzystor unipolarny PL94622B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US32367273A 1973-01-15 1973-01-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
PL94622B1 true PL94622B1 (pl) 1977-08-31

Family

ID=23260226

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL16808774A PL94622B1 (pl) 1973-01-15 1974-01-14 Sposob wytwarzania tranzystora unipolarnego oraz tranzystor unipolarny

Country Status (6)

Country Link
JP (3) JPS49110280A (pl)
DD (1) DD110386A5 (pl)
HK (1) HK6580A (pl)
HU (1) HU171264B (pl)
IT (1) IT999786B (pl)
PL (1) PL94622B1 (pl)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5171677A (en) * 1974-12-18 1976-06-21 Mitsubishi Electric Corp Handotaisochino seizohoho
JPS51142982A (en) * 1975-05-05 1976-12-08 Intel Corp Method of producing single crystal silicon ic
JPS5353275A (en) * 1976-10-26 1978-05-15 Seiko Epson Corp Semiconductor device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3475234A (en) * 1967-03-27 1969-10-28 Bell Telephone Labor Inc Method for making mis structures

Also Published As

Publication number Publication date
HK6580A (en) 1980-03-07
JPS49110280A (pl) 1974-10-21
JPS5595367A (en) 1980-07-19
JPS5549426B2 (pl) 1980-12-11
HU171264B (hu) 1977-12-28
DD110386A5 (pl) 1974-12-12
IT999786B (it) 1976-03-10
JPS5595368A (en) 1980-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3913211A (en) Method of MOS transistor manufacture
US3382568A (en) Method for providing electrical connections to semiconductor devices
KR940008728B1 (ko) 반도체 장치 및 그 제조방법
EP0146895B1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
US4446613A (en) Integrated circuit resistor and method of fabrication
US4407060A (en) Method of manufacturing a semiconductor device
EP0067206A1 (en) Method for fabricating complementary semiconductor devices.
GB1567808A (en) Semiconductor devices and method of manufacturing the same
US4113533A (en) Method of making a mos device
JPS5850015B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US4221044A (en) Self-alignment of gate contacts at local or remote sites
EP0055521A1 (en) Method of filling a groove in a semiconductor substrate
US4816425A (en) Polycide process for integrated circuits
CA1045724A (en) Method for forming integrated circuit regions defined by recessed dielectric isolation
JPS5836499B2 (ja) 2層マスクを用いた半導体デバイスの製造方法
KR870006673A (ko) 자기정열된 쌍극성트랜지스터 구조의 제조공정
US4498224A (en) Method of manufacturing a MOSFET using accelerated ions to form an amorphous region
KR860000706A (ko) 반도체 장치 및 그 제조방법
JPS58116764A (ja) 半導体装置の製造方法
US4721687A (en) Method of increasing the thickness of a field oxide
US4085499A (en) Method of making a MOS-type semiconductor device
PL94622B1 (pl) Sposob wytwarzania tranzystora unipolarnego oraz tranzystor unipolarny
US5077229A (en) Monolithic chemical sensor of the chemfet type incorporating an ion-selective membrane and method of making the same
CA1139014A (en) Method of manufacturing a device in a silicon wafer
US5138425A (en) Semiconductor integrated circuit device with nitride barrier layer ion implanted with resistivity decreasing elements