RU1519452C - Способ изготовления мдп бис - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, а более конкретно к изготовлению МДП БИС. Цель изобретения улучшение эксплуатационных характеристик МДП БИС, стабилизация ее параметров и повышение процентов выхода годных МДП БИС. На кремниевых подложках формируют полевой окисел толщиной 1,0 мкм. Формируют области истока и стока, слой подзатворного диэлектрика толщиной 0,09 мкм. Изготавливают электрод затвора осаждением слоя поликремния и легирования его до значения поверхностного сопротивления R_s≅ 25 Ом/□. Напыляют слои алюминия толщиной 1,2 мкм и фтолитографически изготавливают металлизированную разводку. Облучают кремниевые подложки рентгеновским излучением для подгонки порогового напряжения. Для достижения цели термический отжиг проводят в два этапа. 0на первом отжиг ведут в среде водяного пара при 400-450°С в течение 30-60 мин, а на втором в нейтральной среде, например в азоте, при 500-510°С в течение 8-12 мин.

Description

Изобретение относится к полупроводниковой технологии и может быть использовано для изготовления МДП БИС.

Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик МДП БИС, стабилизация ее параметров и повышение процента выхода годных МДП БИС.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе изготовления МДП БИС, включающем формирование на кремниевой подложке областей истоков, стоков и слоя подзатворного диэлектрика, формирование электродов затворов и металлизированной разводки и подгонку порогового напряжения путем облучения подложки рентгеновским излучением, после облучения рентгеновским излучением подложки термически отжигают в среде водяного пара при 400-450^оС в течение 30-60 мин, а затем отжигают в нейтральной среде, например в азоте, при 500-510^оС в течение 8-12 мин.

Пределы температуры обработки в парах воды выбраны из тех соображений, что при температуре ниже 400^оС процесс удаления радиационно-индуцированного заряда из слоя фосфорно-силикатного стекла (ФСС) и с полевых областей неоправданно удлиняется во времени. При температурах же выше 450^оС могут произойти необратимые физико-химические процессы (ускоренная диффузия в твердой фазе, образование эвтектических сплавов и т. п.), приводящие к деградации рабочих параметров МДП БИС. Длительность 30-60 мин обусловлена тем, что при меньшем времени процессы, влияющие на достижение цели, не успевают закончиться, а более длительная обработка так же, как и при повышенной температуре, может привести к нежелательным изменениям электрических характеристик БИС.

Те же самые причины налагают условия на временной интервал второго этапа термической обработки в нейтральной среде. На температурные же пределы второго этапа с одной стороны накладывается условие первого этапа минимальная температура второго должна быть не ниже максимальной первого этапа, иначе не произойдет полного удаления атомарного водорода, и выбрана равной 500^оС. Верхний же предел ограничивается теплофизическими возможностями многослойной структуры, которую представляет собой МДП БИС, к кратковременному воздействию высокой температуры.

На кремниевой подложке КДБ (12 Ом˙см) ориентацией <100> выращивают первичный окисел при Т 1000^оС толщиной 0,1 мкм, методом фотолитографии формируют рисунок активных областей, легируют неактивные области бором методом ионного легирования дозой D 1,8 мКл/см² и энергией Е 75 кэВ, стравливают с неактивных областей нитрид кремния в среде фреоновой плазмы (Р 600 Вт, давление 0,2 мм рт. ст.) и выращивают на неактивных областях полевой окисел (Т 900^оС, давление паров воды 10 атм, толщина полевого окисла 1,0 мкм). Снимают с активных областей нитрид кремния в ортофосфорной кислоте (Т 150^оС, время 60 мин), стравливают первичный окисел в буферном травителе и после серии перекисноаммиачной отмывки выращивают подзатворный диэлектрик (Т 1000^оС, толщина 0,09 мкм), методом пиролиза моносилана при пониженном давлении наносят слой поликремния (Т 625^оС, давление 0,2 мм рт. ст. толщина 0,5 мкм), легируют поликремний фосфором (Т 900^оС, R_s поверхностное сопротивление ≅25 Ом/

) и методом фотолитографии формируют поликремниевую разводку, травят поликремний во фреоновой плазме (Р 600 Вт, давление 0,3 мм рт. ст.), в буферном травителе вскрывают под диффузионные области окна и проводят в них диффузию (Т 900^оС, R_s≅30 Ом/

), наносят слой межслойной изоляции методом химического осаждения из газовой фазы в системе моносилан-фосфин-кислород (Т 450^оС, содержание фосфора в пленке ФСС до 10 мас. толщина 1,0 мкм), проводят оплавление межслойной изоляции (Т 1000^оС, t 15 мин).

Методом фотолитографии вскрывают контактные окна к диффузионным областям и поликремнию, методом магнетронного распыления напыляют слой алюминия (ток плазмы 10 мА, давление 0,1 мм рт. ст, толщина пленки 1,2 мкм). Методом фотолитографии формируют рисунок металлизированной разводки и травят металл в плазме тетрахлорида углерода (Р 1000 Вт, давление 0,4 мм рт. ст. После снятия фоторезиста в азотной кислоте и отмывки структур в деионизованной воде осаждают слой пассивирующего диэлектрика методом химического осаждения из газовой фазы в системе моносилан-фосфин-кислород (Т 450^оС, содержание фосфора в слое ФСС 1,5-1,5 мас. толщина 0,6 мкм) и слой нелегированного окисла толщиной 0,4 мкм. Проводят термическую обработку структур для формирования контактов алюминиевой металлизации к поликремнию и диффузионным областям (Т 450^оС, в среде азота, время 45 мин). Измеряют пороговое напряжение и рентгеновским облучением подложек подгоняют последнее до необходимой величины U_n. Подложки облучают на рентгеновской установке типа РУМ-17, энергия рентгеновских квантов ≈150 кэВ (ход изменения порогового напряжения под действием дозы облучения предварительно измеряется).

После облучения рентгеном подложки подвергают термической обработке в среде водяного пара при Т 400-450^оС в течение 30-60 мин. При этом происходит снятие радиационно-стимулированного заряда с областей полевого окисла таким образом, что значение порогового напряжения паразитного транзистора, состоящего из полевого диэлектрика и межслойной изоляции, как подзатворного диэлектрика полевого транзистора, и металлизированной разводки, как электрода затвора паразитного транзистора, становится равным исходному, полученному до рентгеновской обработки структур.

После обработки подложки в среде водяного пара проводят герметический отжиг МДП структур в среде азота при 510^оС в течение 10 мин. Температура 510^оС обеспечивает ускоренное движение влаги и продуктов ее диссоциации из слоев структуры и пассивирующего диэлектрика. Время процесса 10 мин определялось скоростью набора температуры пластинами и кратковременным отжигом при этой температуре. Более высокие температуры и продолжительное время термообработок приводят к необратимой деградации параметров МДП-структур вследствие неконтролируемой диффузии металлизированной разводки в области контактов в кремниевой подложке.

Использование изобретения повышает стабильность параметров МДП БИС и процент выхода годных, улучшает эксплуатационные характеристики готовых изделий.

Claims (1)

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МДП БИС, включающий формирование на кремниевой подложке областей истоков, стоков и слоев подзатворного диэлектрика, формирование электродов затворов и металлизированной разводки, подгонку пороговых напряжений путем облучения подложки рентгеновским излучением и термический отжиг при температуре 400-450^oС в течение 30-60 мин, отличающийся тем, что с целью улучщения эксплуатационных характеристик МДП БИС, стабилизации ее параметров и повышения процента выхода годных, термический отжиг проводят в среде водяного пара, после этого проводят обработку в нейтральной среде, при температуре 500-510^oС в течение 8-12 мин.