RU2769276C1 - Silicon nitride manufacturing method - Google Patents

Abstract

FIELD: semiconductor technology.SUBSTANCE: invention relates to the field of semiconductor device manufacturing technology, in particular to the technology for manufacturing silicon nitride with a reduced defect value. The method is implemented as follows: silicon nitride is formed on a semiconductor Si substrate by passing nitrogen gas N2through a mixture of hydrozene N2H4and silane SiH4at a substrate temperature of 300°C, gas pressure 15 Pa, silane pressure 10 Pa, the ratio of partial pressures of gaseous sources Pr(N2H4+N2)/Pr(SiH4)=8 and the deposition rate of silicon nitride 1.5 nm/s, followed by annealing at a temperature of 400°C in in the atmosphere of Ag for 30 minutes . The active regions of the semiconductor device and the electrodes to them were formed according to standard technology.EFFECT: reduction of defects, ensuring manufacturability, improving the parameters of devices, improving quality and increasing the percentage of usable products.1 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления нитрида кремния с пониженным значением дефектности.The invention relates to the field of technology for the production of semiconductor devices, in particular to the technology of manufacturing silicon nitride with a reduced defectiveness value.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора с защитной изолирующей пленкой [Пат. 5362686 США, МКИ H01L 21/02]. На полупроводниковой подложке выполняют разводку межсоединений. Затем наносят пленку оксинитрида кремния, используя метод осаждения из паровой фазы силана и азотсодержащего газа. В таких приборах из-за нетехнологичности процесса формирования оксинитрида кремния образуется большое количество дефектов, которые ухудшают электрические параметры приборов.A known method of manufacturing a semiconductor device with a protective insulating film [US Pat. 5362686 USA, MKI H01L 21/02]. Wiring is performed on the semiconductor substrate. A film of silicon oxynitride is then deposited using a silane-nitrogen gas vapor deposition technique. In such devices, due to the non-technological process of the formation of silicon oxynitride, a large number of defects are formed, which worsen the electrical parameters of the devices.

Известен способ изготовления нитрида кремния и полупроводникового прибора [Пат. 5330936 США, МКИ H01L 21/00]. На полупроводниковой Si подложке, где имеется полевой оксид, селективно формируется 1-й слой поликремния в качестве нижнего электрода прибора, а на него методом ПФХО селективно наносится пленка нитрида кремния. Источником в процессе ПФХО служит аммиак в смеси с силаном или дихлорсиланом. Затем на пленку нитрида кремния наносится 2-й слой поликремния в качестве верхнего электрода прибора.A known method of manufacturing silicon nitride and a semiconductor device [US Pat. 5330936 USA, MKI H01L 21/00]. On a semiconductor Si substrate, where there is a field oxide, the 1st layer of polysilicon is selectively formed as the lower electrode of the device, and a silicon nitride film is selectively deposited on it by the PCC method. The source in the PFC process is ammonia mixed with silane or dichlorosilane. Then, the 2nd layer of polysilicon is applied to the silicon nitride film as the upper electrode of the device.

Недостатками этого способа являются:The disadvantages of this method are:

- высокая дефектность;- high defectiveness;

- высокие значения токов утечек;- high values of leakage currents;

- низкая технологичность.- low manufacturability.

Задача, решаемая изобретением: снижение дефектности, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.The problem solved by the invention is to reduce defectiveness, ensure manufacturability, improve the parameters of devices, improve quality and increase the percentage of yield.

Задача решается формированием нитрида кремния путем пропускания газообразного азота N₂ через смесь гидрозина N₂H₄ и силана SiH₄ при температуре подложки 300°С, давлении газа 15 Па, давлении силана 10 Па, отношении парциальных давлений газообразных источников P_г(N₂H₄+N₂)/P_r(SiH₄)=8 и скорости осаждения нитрида кремния 1,5 нм/с, с последующим отжигом при температуре 400°С в атмосфере А_r в течение 30 мин.The problem is solved by the formation of silicon nitride by passing gaseous nitrogen N ₂ through a mixture of hydrozine N ₂ H ₄ and silane SiH ₄ at a substrate temperature of 300 ° C, a gas pressure of 15 Pa, a silane pressure of 10 Pa, a ratio of partial pressures of gaseous sources P _g (N ₂ H ₄ +N ₂ )/P _r (SiH ₄ )=8 and a silicon nitride deposition rate of 1.5 nm/s, followed by annealing at a temperature of 400°C in an atmosphere of A _r for 30 min.

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

Экспериментальные исследования показали, что выход годных структур на партии пластин, сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 18,7%.Experimental studies have shown that the yield of suitable structures for batches of plates formed in the optimal mode increased by 18.7%.

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 нитрида кремния путем пропускания газообразного азота N₂ через смесь гидрозина N₂H₄ и силана SiH₄ при температуре подложки 300°С, давлении газа 15 Па, давлении силана 10 Па, отношении парциальных давлений газообразных источников P_г(N₂H₄+N₂)/P_г(SiH₄)=8 и скорости осаждения нитрида кремния 1,5 нм/с, с последующим отжигом при температуре 400°С в атмосфере А_г в течение 30 мин, позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.The proposed method for the manufacture of silicon nitride by passing gaseous nitrogen N ₂ through a mixture of hydrozine N ₂ H ₄ and silane SiH ₄ at a substrate temperature of 300 ° C, a gas pressure of 15 Pa, a silane pressure of 10 Pa, a ratio of partial pressures of gaseous sources P _g (N ₂ H ₄ +N ₂ )/P _g (SiH ₄ )=8 and the deposition rate of silicon nitride 1.5 nm/s, followed by annealing at a temperature of 400°C in an atmosphere of _Ag for 30 min, allows you to increase the percentage of yield of suitable devices and improve their reliability.

Claims (1)

Способ изготовления полупроводникового прибора на основе нитрида кремния, включающий процессы формирования контактных окон, активных областей полупроводникового прибора, отличающийся тем, что нитрид кремния формируют путем пропускания газообразного азота N₂ через смесь гидрозина N₂H₄ и силана SiH₄ при температуре подложки 300°С, давлении газа 15 Па, давлении силана 10 Па, отношении парциальных давлений газообразных источников P_г(N₂H₄+N₂)/P_г(SiH₄)=8 и скорости осаждения нитрида кремния 1,5 нм/с, с последующим отжигом при температуре 400°С в атмосфере А_г в течение 30 мин.A method for manufacturing a semiconductor device based on silicon nitride, including the processes of forming contact windows, active regions of a semiconductor device, characterized in that silicon nitride is formed by passing nitrogen gas N ₂ through a mixture of hydrozine N ₂ H ₄ and silane SiH ₄ at a substrate temperature of 300°C , gas pressure 15 Pa, silane pressure 10 Pa, ratio of partial pressures of gaseous sources P _g (N ₂ H ₄ +N ₂ )/P _g (SiH ₄ )=8 and deposition rate of silicon nitride 1.5 nm/s, followed by annealing at a temperature of 400°C in an atmosphere of _Ar for 30 min.