RU183901U1 - Маска для ионного легирования полупроводниковых приборов на основе карбида кремния - Google Patents
Маска для ионного легирования полупроводниковых приборов на основе карбида кремния Download PDFInfo
- Publication number
- RU183901U1 RU183901U1 RU2018126332U RU2018126332U RU183901U1 RU 183901 U1 RU183901 U1 RU 183901U1 RU 2018126332 U RU2018126332 U RU 2018126332U RU 2018126332 U RU2018126332 U RU 2018126332U RU 183901 U1 RU183901 U1 RU 183901U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- mask
- silicon
- silicon carbide
- ion
- Prior art date
Links
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 20
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 238000005275 alloying Methods 0.000 title claims abstract description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 10
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 5
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- -1 boron ions Chemical class 0.000 description 3
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к области электронной техники, а именно к конструкции масок для планарной технологии изготовления полупроводниковых приборов на основе карбида кремния с использованием процессов ионного легирования. Техническим результатом полезной модели является расширение области применения маски за счет возможности формирования точно совмещенных слоев. Указанный технический результат достигается тем, что маска для ионного легирования полупроводниковых приборов на основе карбида кремния, состоит из слоя поликристаллического кремния, сформированного на слое оксида кремния с вытравленными областями для легирования, после чего маска дополнительно покрывается слоем оксида кремния толщиной равной расстоянию от края первой ионно-легированной области до края второй ионно-легированной области. 3 ил.
Description
Полезная модель относится к области электронной техники, а именно к конструкции масок для планарной технологии изготовления полупроводниковых приборов на основе карбида кремния с использованием процессов ионного легирования.
Известны маски для ионного легирования полупроводниковых приборов, состоящие из слоя органического материала на поверхности полупроводника и сформированных в этом слое областями для легирования (см. X. Риссел, И. Руге. Ионная имплантация. Пер. с нем. В.В. Климова, В.Н. Пальянова. / Под ред. М.И. Гусевой. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы. 1983. стр. 58-65.). В качестве маскирующего слоя выбирают светочувствительные лаки (фоторезисты), в котором методом фотолитографии формируют области, подлежащие легированию. В областях подлежащих легированию фоторезист удаляется. Светочувствительные лаки (фоторезисты) выбирают позитивными, т.к. они имеют высокую разрешающую способность по сравнению с негативными. Толщина слоя маски фоторезиста должна быть больше наибольшей проекции пробега ионов в слое фоторезиста. В случае, если в качестве полупроводникового материала используют карбид кремния, то в одном процессе легирования применяют последовательно несколько энергий имплантации в интервале от 150 до 500кэВ, а в отдельных случаях до 1000кэВ. Энергией имплантации для карбида кремния является энергия 400-450 кэВ. В этом случае необходимая толщина маскирующего слоя фоторезиста, например, для ионов бора, составляет около 4 мкм.
При применении таких слоев фоторезиста минимальная ширина щели для легирования получается не менее 5 мкм. Границы маскирующего слоя из-за явления дифракции света при фотолитографии и из-за проявления фоторезиста получаются не перпендикулярными плоскости карбидкремниевой пластины, а находятся под острым углом (около 45-60°) к поверхности пластины, и, таким образом, эффективная ширина области легирования увеличивается не менее чем на 1 мкм на сторону. Кроме того, пластины карбида кремния прозрачны для излучения, используемого в фотолитографии, и в районе границы щели происходит дополнительная засветка фоторезиста за счет полного внутреннего отражения от обратной стороны карбид кремниевой пластины, что может неконтролируемо изменить локально размеры маски фоторезиста и ухудшает воспроизводимость конфигурации ионно-легированных областей. При имплантации ионов обрабатываемый образец может разогреться, и органическая маска может деформироваться и существенно изменить свои размеры. Также, при использовании масок из слоев органических материалов нельзя проводить легирование примесью при нагреве пластины карбида кремния (от 500 до 900°С).
Указанные недостатки частично устранены в маске для ионного легирования полупроводниковых приборов на основе карбида кремния, состоящего из слоя поликристаллического кремния, сформированного на слое оксида кремния с вытравленными областями для легирования (см. Патент на полезную модель №: 140712; 20.05.2014 г.).
При применении такой маски поликристаллы ориентированы в направлении 110, а направление ориентации микрокристаллов перпендикулярно плоскости пластины карбида кремния, и направление 100 кремния имеет наибольшую скорость травления, то при формировании участков для ионного легирования, боковой подтрав маски минимален и воспроизводим, а граница маски практически перпендикулярна плоскости карбида кремния.
Наличие слоя из оксида кремния, примыкающего к карбиду кремния, позволяет использовать в процессе травления поликремниевой маски остановку процесса травления на этом слое в момент протравливания слоя поликремния. Это также уменьшает допуски и улучшает воспроизводимость размеров маски. Наличие слоя оксида кремния, примыкающего к карбиду кремния, исключает попадание ионов примеси при ионном легировании при высокой температуре.
Данная маска оптимально подходит для одной операции иного легирования, например, при изготовлении диодов Шоттки на основе карбида кремния, но при формировании конфигураций из нескольких ионно-легированных областей возможно рассогласование данных областей.
Изменение размера длины канала МДП - транзистора на 5-10% может привести с 100% браку кристаллов на пластине.
Техническим результатом полезной модели является расширение области применения маски за счет возможности формирования точно совмещенных слоев.
Указанный технический результат достигается тем, что маска для ионного легирования полупроводниковых приборов на основе карбида кремния, состоит из слоя поликристаллического кремния, сформированного на слое оксида кремния с вытравленными областями для легирования, после чего маска дополнительно покрывается слоем оксида кремния толщиной равной расстоянию от края первой ионно-легированной области до края второй ионно-легированной области.
В приведенной конструкции после формирования дополнительного слоя оксида кремния проводят первую операцию ионного легирования, после чего удаляется часть маски в областях, куда необходимо провести следующую операцию ионного легирования и полностью удаляется дополнительный слой оксида. Таким образом, вторая имплантированная область, удалена от первой на расстояние равное толщине дополнительного слоя оксида кремния. Тем самым можно получать фиксированное значение длины канала МДП-транзистора, равное толщине дополнительного слоя оксида кремния, без рассовмещения.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фигурами. На фиг. 1 приведена часть маски, где сформирован слой поликристаллического кремния на слое оксида кремния. На фиг. 2 приведены вытравленные области для легирования со сформированным дополнительным слоем оксида кремния и проведена операция ионного легирования. На фиг. 3 приведен схематичный разрез части МДП-транзистора после удаления дополнительного слоя оксида кремния и второй операции ионного легирования. Позициями на фиг. 1, 2 и 3 обозначены:
1 - подложка n+ - типа;
2 - слой оксида кремния;
3 - слой поликристаллического кремния;
4 - дополнительный слой оксида кремния;
5 - п+исток;
6 - р-область;
7 - канал МДП-транзистора.
Ниже описаны основные этапы изготовления предлагаемой маски на примере МДП-транзистора на основе карбида кремния.
На подложку n+ - типа 1 карбида кремния с эпитаксиальным слоем (см. фиг. 1) толщиной 13 мкм и концентрацией n примеси 5*1015 см-3 последовательно наносят слой оксида кремния 2 толщиной 0,1 мкм методом термического окисления при температуре 1100°С в атмосфере сухого кислорода и слой поликристаллического кремния 3 толщиной 2,5 мкм методом пиролиза моносилана при пониженном давлении и температуре 650°С.
Затем последовательно вытравливают слой поликристаллического кремния 3 (см. фиг. 2), методом реактивного ионного травления до остановки слоя оксида кремния 2. Слой оксида кремния 2 вытравливают химически в растворе плавиковой кислоты. Далее методом термического окисления формируют дополнительный слой оксида кремния 4 толщиной равной длине канала 0,4 мкм. Далее проводят зачистку ионами аргона, и проводят ионную имплантацию азота получая n + области глубиной 0,25 мкм.
Затем стравливают дополнительный слой оксида кремния 4, центральную часть маски между сформированными n + областями (см. фиг. 3), и проводят имплантацию ионами алюминия, формируя р-область 6 глубиной 0,6 мкм. Активируют примеси высокотемпературным отжигом. Сформировавшийся канал МДП-транзистора 7 имеет длину равную 0,4 мкм. Таким образом, исключается рассовмещение и уход размеров длины канала.
Claims (1)
- Маска для ионного легирования полупроводниковых приборов на основе карбида кремния, состоящая из слоя поликристаллического кремния, сформированного на слое оксида кремния с вытравленными областями для легирования, отличающаяся тем, что маска дополнительно покрывается слоем оксида кремния толщиной равной расстоянию от края первой ионно-легированной области до края второй ионно-легированной области.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018126332U RU183901U1 (ru) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | Маска для ионного легирования полупроводниковых приборов на основе карбида кремния |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018126332U RU183901U1 (ru) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | Маска для ионного легирования полупроводниковых приборов на основе карбида кремния |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU183901U1 true RU183901U1 (ru) | 2018-10-08 |
Family
ID=63794022
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018126332U RU183901U1 (ru) | 2018-07-16 | 2018-07-16 | Маска для ионного легирования полупроводниковых приборов на основе карбида кремния |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU183901U1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU198723U1 (ru) * | 2020-04-03 | 2020-07-23 | Акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | Маска для ионного легирования в пластины карбида кремния алюминием |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040238759A1 (en) * | 2003-05-27 | 2004-12-02 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd | Stencil mask for ion implantation |
| JP2006041166A (ja) * | 2004-07-27 | 2006-02-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | イオン注入マスクの形成方法及び炭化珪素デバイス |
| US20100048004A1 (en) * | 2007-01-16 | 2010-02-25 | Koichi Hashimoto | Semiconductor device and process for manufacturing the same |
| RU2395868C1 (ru) * | 2009-06-05 | 2010-07-27 | Учреждение Российской академии наук, Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНТЕГРИРОВАННЫХ ШОТТКИ-pn ДИОДОВ НА ОСНОВЕ КАРБИДА КРЕМНИЯ |
| RU2399115C1 (ru) * | 2009-08-13 | 2010-09-10 | Открытое акционерное общество "Восход"-Калужский радиоламповый завод | СПОСОБ ИОННОГО ЛЕГИРОВАНИЯ БОРОМ ОБЛАСТЕЙ p-n ПЕРЕХОДА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ |
| RU140712U1 (ru) * | 2013-11-12 | 2014-05-20 | Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | Маска для ионного легирования в пластины карбида кремния |
| RU2528554C1 (ru) * | 2013-04-25 | 2014-09-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Способ формирования высоковольтного карбидокремниевого диода на основе ионно-легированных p-n-структур |
-
2018
- 2018-07-16 RU RU2018126332U patent/RU183901U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040238759A1 (en) * | 2003-05-27 | 2004-12-02 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd | Stencil mask for ion implantation |
| JP2006041166A (ja) * | 2004-07-27 | 2006-02-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | イオン注入マスクの形成方法及び炭化珪素デバイス |
| US20100048004A1 (en) * | 2007-01-16 | 2010-02-25 | Koichi Hashimoto | Semiconductor device and process for manufacturing the same |
| RU2395868C1 (ru) * | 2009-06-05 | 2010-07-27 | Учреждение Российской академии наук, Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН | СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНТЕГРИРОВАННЫХ ШОТТКИ-pn ДИОДОВ НА ОСНОВЕ КАРБИДА КРЕМНИЯ |
| RU2399115C1 (ru) * | 2009-08-13 | 2010-09-10 | Открытое акционерное общество "Восход"-Калужский радиоламповый завод | СПОСОБ ИОННОГО ЛЕГИРОВАНИЯ БОРОМ ОБЛАСТЕЙ p-n ПЕРЕХОДА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ |
| RU2528554C1 (ru) * | 2013-04-25 | 2014-09-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Способ формирования высоковольтного карбидокремниевого диода на основе ионно-легированных p-n-структур |
| RU140712U1 (ru) * | 2013-11-12 | 2014-05-20 | Закрытое акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | Маска для ионного легирования в пластины карбида кремния |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU198723U1 (ru) * | 2020-04-03 | 2020-07-23 | Акционерное общество "ГРУППА КРЕМНИЙ ЭЛ" | Маска для ионного легирования в пластины карбида кремния алюминием |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7351637B2 (en) | Semiconductor transistors having reduced channel widths and methods of fabricating same | |
| US4746622A (en) | Process for preparing a charge coupled device with charge transfer direction biasing implants | |
| KR950034481A (ko) | 건식 마이크로리소그래피 처리 | |
| RU183901U1 (ru) | Маска для ионного легирования полупроводниковых приборов на основе карбида кремния | |
| US9960299B2 (en) | Avalanche photodiode using silicon nanowire and silicon nanowire photomultiplier using the same | |
| US3670403A (en) | Three masking step process for fabricating insulated gate field effect transistors | |
| RU140712U1 (ru) | Маска для ионного легирования в пластины карбида кремния | |
| JPS57109367A (en) | Semiconductor memory device | |
| RU198723U1 (ru) | Маска для ионного легирования в пластины карбида кремния алюминием | |
| EP0684632A3 (en) | Method of forming a film at low temperature for a semiconductor device | |
| CN107919346B (zh) | 多晶硅电阻的制作方法 | |
| US20100087054A1 (en) | Method for forming deep well of power device | |
| JP2004198905A (ja) | パターン形成方法 | |
| US20180061664A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
| JPS55134929A (en) | Ion implantation | |
| JP6821473B2 (ja) | バックコンタクト型結晶系太陽電池の製造方法およびマスク | |
| KR0166794B1 (ko) | 그레이디드 접합 형성방법 | |
| JP2004146431A (ja) | 半導体基板の評価方法 | |
| KR100209229B1 (ko) | 반도체 장치의 전계효과트랜지스터 제조방법 | |
| JP4011690B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CN1892995A (zh) | 具有低掺杂漏极结构的低温多晶硅薄膜晶体管的制造方法 | |
| JPS63136531A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2651045B2 (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
| KR930008902B1 (ko) | 측벽을 가지지 않는 반도체 소자의 제조방법 | |
| KR920009894B1 (ko) | 고압 반도체 소자의 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200717 |