RU2726904C1

RU2726904C1 - Semiconductor device manufacturing method

Info

Publication number: RU2726904C1
Application number: RU2019134353A
Authority: RU
Inventors: Асламбек Идрисович Хасанов; Арслан Гасанович Мустафаев; Гасан Абакарович Мустафаев; Руслан Азаевич Кутуев
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2019-10-25
Publication date: 2020-07-16

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to production of semiconductor devices, particularly to production of devices with silicon carbide layer with low leakage currents. In method of semiconductor device manufacturing on silicon plates after formation of drain / source areas and deposition of silicon carbide layer and ferroelectric material, structure is exposed to electrons with energy of 6 MeV, dose of 2⋅10–3⋅10cm, with subsequent thermal treatment in hydrogen atmosphere at temperature of 970 °C for 30 minutes.EFFECT: invention provides reduction of leakage currents, improved parameters of structures, high quality and yield.1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления приборов со слоем карбида кремния с пониженными токами утечки.The invention relates to the field of technology for the production of semiconductor devices, in particular to the technology of manufacturing devices with a layer of silicon carbide with reduced leakage currents.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Патент №5326991 США, МКИ H01L 31/0312] со слоем карбида кремния путем формирования зародыши кристаллов SiC в окнах слоя диоксида кремния на кремниевой подложке с последующим окислением и отделением этих зародышей от подложки. Затем проводят эпитаксиальное наращивание монокристаллических областей SiC, не соприкасающихся друг с другом в горизонтальном направлении. В этих областях формируются структуры МОП полевых транзисторов. При такой технологии изготовления увеличиваются механические напряжения, повышается дефектность структуры и ухудшаются электрические параметры приборов.A known method of manufacturing a semiconductor device [Patent No. 5326991 USA, MKI H01L 31/0312] with a layer of silicon carbide by forming nuclei of SiC crystals in the windows of a layer of silicon dioxide on a silicon substrate, followed by oxidation and separation of these nuclei from the substrate. Then, epitaxial growth of single-crystal SiC regions is carried out, which are not in contact with each other in the horizontal direction. In these areas, MOSFET structures are formed. With this manufacturing technology, mechanical stresses increase, structure defectiveness increases, and electrical parameters of devices deteriorate.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Патент №5307305 США, МКИ G11C 11/22] путем осаждения слоя карбида кремния на поверхность кремниевой подложки со сформированными областями стока/истока, с последующим осаждением слоя сегнетоэлектрического материала. Слой карбида кремния используется как канал полевого транзистора, а пленка сегнетоэлектрического материала - в качестве слоя, изолирующего поликремниевый затвор.A known method of manufacturing a semiconductor device [Patent No. 5307305 USA, MKI G11C 11/22] by depositing a layer of silicon carbide on the surface of a silicon substrate with formed areas of drain / source, followed by deposition of a layer of ferroelectric material. The silicon carbide layer is used as the channel of the field-effect transistor, and the ferroelectric material film is used as the layer that insulates the polysilicon gate.

Недостатками способа являются:The disadvantages of this method are:

- повышенные значения тока утечки;- increased values of the leakage current;

- высокая плотность дефектов;- high density of defects;

- низкая технологичность.- low manufacturability.

Задача, решаемая изобретением: снижение токов утечек, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.The problem solved by the invention: reducing leakage currents, ensuring manufacturability, improving the parameters of devices, improving quality and increasing the percentage of yield.

Задача решается тем, что после формирования слоя карбида кремния и сегнетоэлектрического материала структуру подвергают облучению электронами с энергией 6 МэВ, дозой 2*10¹⁸-3*10¹⁸ см^-2, с последующей термообработкой в атмосфере водорода при температуре 970°С в течение 30 мин.The problem is solved by the fact that after the formation of a layer of silicon carbide and a ferroelectric material, the structure is irradiated with electrons with an energy of 6 MeV, a dose of 2 * 10 ¹⁸ -3 * 10 ¹⁸ cm ^-2 , followed by heat treatment in a hydrogen atmosphere at a temperature of 970 ° C for 30 min.

Технология способа состоит в следующем: на пластинах кремния после формирования областей стока/истока и осаждения слоя карбида кремния и сегнетоэлектрического материала структуру подвергают облучению электронами с энергией 6 МэВ, дозой 2*10¹⁸-3*10¹⁸ см^-2, с последующей термообработкой в атмосфере водорода при температуре 970°С в течение 30 мин.The technology of the method is as follows: on silicon wafers, after the formation of the drain / source regions and the deposition of a layer of silicon carbide and a ferroelectric material, the structure is irradiated with electrons with an energy of 6 MeV, a dose of 2 * 10 ¹⁸ -3 * 10 ¹⁸ cm ^-2 , followed by heat treatment in hydrogen atmosphere at a temperature of 970 ° C for 30 minutes.

По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты обработки представлены в таблице.According to the proposed method, semiconductor devices were manufactured and tested. The processing results are presented in the table.

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 13,7%.Experimental studies have shown that the yield of suitable structures for batches of plates formed in the optimal mode increased by 13.7%.

Технический результат: снижение токов утечек, обеспечение технологичности, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличения процента выхода годных.EFFECT: reducing leakage currents, ensuring manufacturability, improving the parameters of structures, improving the quality and increasing the percentage of yield.

Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.The stability of the parameters over the entire operating temperature range was normal and met the requirements.

Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора путем облучения электронами с энергией 6 МэВ, дозой 2*10¹⁸-3*10¹⁸ см^-2, с последующей термообработкой в атмосфере водорода при температуре 970°С в течение 30 мин полупроводниковую структуру после формирования слоя карбида кремния и сегнетоэлектрического материала, позволяет повысит процент выхода годных приборов и улучшит их надежность.The proposed method of manufacturing a semiconductor device by irradiation with electrons with an energy of 6 MeV, a dose of 2 * 10 ¹⁸ -3 * 10 ¹⁸ cm ^-2 , followed by heat treatment in a hydrogen atmosphere at a temperature of 970 ° C for 30 min. The semiconductor structure after the formation of a layer of silicon carbide and ferroelectric material, allows you to increase the yield of suitable devices and improve their reliability.

Claims

A method for manufacturing a semiconductor device, including a substrate, the processes of forming drain / source regions, a silicon carbide layer and a ferroelectric material, characterized in that after the formation of a silicon carbide layer and a ferroelectric material, the structure is irradiated with electrons with an energy of 6 MeV, a dose of 2⋅10 ¹⁸ -3 ⋅10 ¹⁸ cm ^-2 , followed by heat treatment in a hydrogen atmosphere at a temperature of 970 ° C for 30 minutes.