RU174127U1 - Кремниевый планарный транзистор - Google Patents
Кремниевый планарный транзистор Download PDFInfo
- Publication number
- RU174127U1 RU174127U1 RU2017109011U RU2017109011U RU174127U1 RU 174127 U1 RU174127 U1 RU 174127U1 RU 2017109011 U RU2017109011 U RU 2017109011U RU 2017109011 U RU2017109011 U RU 2017109011U RU 174127 U1 RU174127 U1 RU 174127U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- silicon
- planar
- junctions
- vanadium
- Prior art date
Links
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 24
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 21
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 56
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- OYLRFHLPEAGKJU-UHFFFAOYSA-N phosphane silicic acid Chemical compound P.[Si](O)(O)(O)O OYLRFHLPEAGKJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000000637 aluminium metallisation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims 1
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 abstract description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 4
- ISIHFYYBOXJLTM-UHFFFAOYSA-N vanadium;pentasilicate Chemical compound [V].[V].[V].[V].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] ISIHFYYBOXJLTM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XVNRSQASUCMHGX-UHFFFAOYSA-N O[Si](O)(O)O.OP(O)(O)=O Chemical compound O[Si](O)(O)O.OP(O)(O)=O XVNRSQASUCMHGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 argon ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000002294 plasma sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/73—Bipolar junction transistors
- H01L29/735—Lateral transistors
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
Областью применения данной полезной модели является микроэлектроника, а именно - конструкция кремниевых планарных транзисторов. Техническим результатом данной полезной модели является упрощение конструкции кремниевых планарных транзисторов без ухудшения качества изделий. Указанный технический результат достигается тем, что в отличие от известного кремниевого планарного транзистора, содержащего планарные pn-переходы, защитное покрытие из слоев оксида кремния, фосфорно-силикатного стекла и дополнительного защитного слоя, окна к pn-переходам в слое защитного покрытия, алюминиевую металлизацию к планарным pn-переходам, в предлагаемой полезной модели между слоем алюминиевой металлизации и pn-переходом нанесен слой ванадия, толщиной 0,01-0,1 мкм. 1 ил., 1 табл.
Description
Областью применения данной полезной модели является микроэлектроника, а именно - конструкция кремниевых планарных транзисторов.
Известен кремниевый планарный транзистор, содержащий планарные pn-переходы, защитное покрытие из слоев оксида кремния и фосфорно-силикатного стекла, окна к pn-переходам в слое защитного покрытия, алюминиевую металлизацию к планарным pn-переходам (см. книгу под ред. Я.А. Федотова «Кремниевые планарные транзисторы», Москва, Советское радио, 1973 г., с. 14; книгу А. Блихера «Физика силовых биполярных и полевых транзисторов», пер. с англ. / Под ред. И.В. Грехова, Ленинград, Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1986 г., с. 18, с. 72).
В данном аналоге в качестве защитного покрытия используется слой оксида кремния. Однако в слое оксида кремния всегда содержатся положительно заряженные ионы, обусловленные такими ионизирующими примесями, как положительные ионы натрия, калия, водорода, осаждаемые на поверхность кремния в процессе выполнения технологических операций. Поэтому возникают дефекты или неустойчивые к пробою области. Включения, например, Na+ способствуют образованию этих дефектов при низкотемпературной обработке после металлизации, проводимой для сведения к минимуму быстрых уровней на границе раздела. Ухудшение пробивной прочности окисла усиливается вследствие взаимодействия окисла с металлом затвора.
Существенное улучшение прочности защитного слоя оксида кремния достигается при легировании его фосфором. Слой фосфорно-силикатного стекла, нанесенный на слой оксида кремния, собирает ионы Na+ из слоя оксида кремния, что способствует уменьшению разброса значений порогового напряжения, а это, в свою очередь, улучшает рабочие характеристики полупроводниковых приборов, а именно, пробой, обусловленный дефектами пленки, почти исключается. Слой фосфорно-силикатного стекла, кроме того, служит барьером для ионов Na+, дрейф которых к поверхности раздела «оксид кремния - кремний» обусловлен электрическим полем. Таким образом, наличие слоя фосфорно-силикатного стекла позволяет поддерживать значение порогового напряжения близким к его исходной величине при работе приборов.
Однако далее, перед нанесением металлизации, поверхность кремния с защитным покрытием из слоев оксида кремния и фосфорно-силикатного стекла подтравливают для улучшения омического контакта. При этом часть слоя фосфорно-силикатного стекла удаляется, что ухудшает стабилизирующие свойства защитного покрытия.
Указанный недостаток устранен в наиболее близком к заявляемому кремниевом планарном транзисторе, содержащем планарные pn-переходы, защитное покрытие из слоев оксида кремния, фосфорно-силикатного стекла и дополнительного защитного слоя, окна к pn-переходам в слое защитного покрытия, алюминиевую металлизацию к планарным pn-переходам (см. патент SU 1319752 А1, зарегистрирован в республике Беларусь как патент BY 1676, опубликован 30.06.1997г.).
В данном прототипе в качестве дополнительного защитного слоя используется слой оксида тантала. Благодаря этому, при подтравливании поверхности перед нанесением металлизации оксид тантала не травится и слой фосфорно-силикатного стекла не удаляется, что приводит к повышению стабилизирующих свойств защитного покрытия из слоев оксида кремния и фосфорно-силикатного стекла.
Недостатком данного кремниевого планарного транзистора является сложность конструкции кремниевых планарных транзисторов, обусловленная дополнительными операциями для формирования слоя оксида тантала: плазменного распыления тантала и фотолитографией.
Техническим результатом данной полезной модели является упрощение конструкции кремниевых планарных транзисторов без ухудшения качества изделий.
Указанный технический результат достигается тем, что в отличие от известного кремниевого планарного транзистора, содержащего планарные pn-переходы, защитное покрытие из слоев оксида кремния, фосфорно-силикатного стекла и дополнительного защитного слоя, окна к pn-переходам в слое защитного покрытия, алюминиевую металлизацию к планарным pn-переходам, в предлагаемой полезной модели между слоем алюминиевой металлизации и pn-переходом нанесен слой ванадия, толщиной 0,01-0,1 мкм.
При нанесении слоя ванадия, например, методом испарения или магнетронного распыления на слой фосфорно-силикатное стекла происходит взаимодействие конденсируемого ванадия с верхним слоем фосфорно-силикатного стекла. В результате этого образуется дополнительный слой ванадиево-силикатного стекла, свойства которого аналогичны свойствам фосфорно-силикатного стекла. При формировании алюминиевой металлизации используется один и тот же травитель для алюминия и ванадия. Этот травитель не удаляет ванадиево-силикатное стекло и прибор остается стабильным.
При толщине слоя ванадия менее 0,01 мкм указанный результат становится не воспроизводимым.
Максимальная толщина слоя ванадия составляет 0,1 мкм. Дальнейшее увеличение толщины нецелесообразно.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фигурой. На фиг. 1 приведен поперечный разрез конструкции кремниевого планарного транзистора.
Позициями на фиг. 1 обозначены:
1 - кремниевая подложка p-типа проводимости;
2 - эпитаксиальная пленка p-типа проводимости;
3 - область базы n-типа проводимости;
4 - область эмиттера;
5 - дополнительное легирование базы;
6 - слой оксида кремния;
7 - слой фосфорно-силикатного стекла;
8 - слой ванадиево-силикатного стекла;
9 - слой ванадия;
10 - слой алюминиевой металлизации;
11 - контакт коллектора.
Ниже описана конструкция предлагаемого тестового планарного p-n-p транзистора и основные этапы его изготовления.
На кремниевой подложке p-типа проводимости 1 и ориентации 111 сформирована эпитаксиальная пленка p-типа проводимости 2 толщиной 12 мкм и сопротивлением 9 Ом⋅см. Через маску из слоя оксида кремния 6 методом ионной имплантации формируется область базы n-типа проводимости 3 кремниевых планарных транзисторов - доза фосфора 25 мкКл/см2, энергия 60 кэВ; разгонка фосфора происходит при температуре 1150°C в течение 85 минут до глубины 3,0-3,2 мкм и поверхностного сопротивления 100-120 
. Далее методом ионной имплантации формируется область эмиттера 4 кремниевых планарных транзисторов - доза бора 1200 мкКл/см2, энергия 40 кэВ; разгонка бора происходит при температуре 1100°C до глубины 1,5-2,0 мкм и поверхностного сопротивления 10-15 . Далее вскрывают контактные окна под дополнительное легирование баз кремниевого планарного транзистора для проведения операции подлегирования. Затем проводят дополнительное легирование базы 5 диффузией фосфора при температуре 950°C в течение 25 минут, при этом образуется слой фосфорно-силикатного стекла 7. Далее вскрывают контактные окна над областями базы и эмиттера. Перед нанесением слоя металла проводят очистку контактных окон методом декапирования в растворе HF : Н2О = 1:50 или зачистку поверхности проводят в установке напыления, путем физического распыления ионами аргона. При декапировании или зачистке ионами аргона из контактных окон удаляется остаточный слой оксида кремния и часть слоя фосфорно-силикатного стекла. Затем проводят магнетронное напыление ванадия, при этом при взаимодействии ванадия со слоем фосфорно-силикатного стекла 7 образуется дополнительный слой ванадиево-силикатного стекла 8, а в контактных окнах - слой ванадия 9 (толщиной 0,05 мкм) и алюминия, в результате образуя слой алюминиевой металлизации 10 (толщиной 3 мкм). Далее проводят фотолитографию, термообработку при температуре 450°C и разбраковку транзисторов по электрическим параметрам.
Затем термическим напылением слоя золота толщиной 0,7 мкм формируют контакт коллектора 11.
Как видно из примера изготовления для формирования дополнительного защитного слоя ванадия не требуется дополнительных операций, что упрощает технологический процесс.
Для определения влияния толщины слоя ванадия на качество кремниевых планарных транзисторов проводились термополевые испытания при температуре 135°C и обратном смещении на переход коллектор-эмиттер 100 В в течение 8 ч. Перед испытанием измерялся средний Iобркэ на 15 приборах из каждой партии с различной толщиной слоя ванадия, после проведения испытаний транзисторы охлаждались до комнатной температуры без снятия обратного смещения с перехода коллектор-эмиттер и проводились измерения среднего Iобркэ. Результаты приведены в Таблице 1.
Для определения влияния толщины слоя ванадия на качество кремниевых планарных транзисторов проводились термополевые испытания при температуре 135°C и обратном смещении на переход коллектор-эмиттер 100 В в течение 8 ч. Перед испытанием измерялся средний Iобркэ на 15 приборах из каждой партии с различной толщиной слоя ванадия, после проведения испытаний транзисторы охлаждались до комнатной температуры без снятия обратного смещения с перехода коллектор-эмиттер и проводились измерения среднего Iобркэ.
Анализ таблицы показывает, что термополевая тренировка транзисторов на обратный ток коллектор-эмиттер при наличии слоя ванадия толщиной более 0,01 мкм влияет слабо, что подтверждает эффект влияния дополнительного защитного слоя ванадия.
Claims (1)
- Кремниевый планарный транзистор, содержащий планарные pn-переходы, защитное покрытие из слоев оксида кремния, фосфорно-силикатного стекла и дополнительного защитного слоя, окна к pn-переходам в слое защитного покрытия, алюминиевую металлизацию к планарным pn-переходам, отличающийся тем, что дополнительный защитный слой образован слоем ванадия толщиной 0,01-0,1 мкм, расположенным между слоем алюминиевой металлизации и pn-переходами.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017109011U RU174127U1 (ru) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | Кремниевый планарный транзистор |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017109011U RU174127U1 (ru) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | Кремниевый планарный транзистор |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU174127U1 true RU174127U1 (ru) | 2017-10-03 |
Family
ID=60041115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017109011U RU174127U1 (ru) | 2017-03-17 | 2017-03-17 | Кремниевый планарный транзистор |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU174127U1 (ru) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6448124B1 (en) * | 1999-11-12 | 2002-09-10 | International Business Machines Corporation | Method for epitaxial bipolar BiCMOS |
| RU2515377C1 (ru) * | 2012-12-11 | 2014-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ) | Ортогональный магнитотранзисторный преобразователь |
-
2017
- 2017-03-17 RU RU2017109011U patent/RU174127U1/ru active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6448124B1 (en) * | 1999-11-12 | 2002-09-10 | International Business Machines Corporation | Method for epitaxial bipolar BiCMOS |
| RU2515377C1 (ru) * | 2012-12-11 | 2014-05-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский университет "МИЭТ" (МИЭТ) | Ортогональный магнитотранзисторный преобразователь |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| А. Блихер. Физика силовых биполярных и полевых транзисторов. Ленинград. Энергоатомиздат, 1986г., стр.18. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4793293B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置及びその製造方法 | |
| JP6405237B2 (ja) | ゲート電極を有する炭化ケイ素半導体デバイス | |
| EP2696366B1 (en) | Device having reduced bias temperature instability (bti) | |
| JP2005333112A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JPWO2014068813A1 (ja) | 半導体装置 | |
| CN109065623B (zh) | 一种碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管及其制造方法 | |
| JP2018186140A (ja) | 炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法 | |
| US4349395A (en) | Method for producing MOS semiconductor device | |
| CN105070663B (zh) | 一种碳化硅mosfet沟道自对准工艺实现方法 | |
| RU174127U1 (ru) | Кремниевый планарный транзистор | |
| US8772139B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
| RU2361318C2 (ru) | Способ изготовления мощных полевых транзисторов с изолированным затвором | |
| TW583747B (en) | High density trench power MOSFET structure and method thereof | |
| JP2016046273A (ja) | 炭化珪素半導体装置の製造方法 | |
| RU173641U1 (ru) | Тестовый планарный p-n-p транзистор | |
| JP2017168687A (ja) | 炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法 | |
| JPH10256173A (ja) | 炭化ケイ素へのイオン注入方法および炭化ケイ素半導体装置 | |
| JP2017168676A (ja) | 炭化珪素半導体素子および炭化珪素半導体素子の製造方法 | |
| RU2610056C1 (ru) | Способ изготовления полупроводникового прибора | |
| US3686544A (en) | Mosfet with dual dielectric of titanium dioxide on silicon dioxide to prevent surface current migration path | |
| JP2020107639A (ja) | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 | |
| TWI650820B (zh) | 以鍺層作爲通道區域的半導體裝置及其製造方法 | |
| US9018049B2 (en) | Method for manufacturing insulated gate bipolar transistor IGBT | |
| JP5360011B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置の製造方法 | |
| Middelhoek et al. | A polysilicon source and drain MOS transistor (PSD MOST) |