RU2498448C1 - Manufacturing method of shf ldmos transistors - Google Patents

Manufacturing method of shf ldmos transistors Download PDF

Info

Publication number
RU2498448C1
RU2498448C1 RU2012119673/28A RU2012119673A RU2498448C1 RU 2498448 C1 RU2498448 C1 RU 2498448C1 RU 2012119673/28 A RU2012119673/28 A RU 2012119673/28A RU 2012119673 A RU2012119673 A RU 2012119673A RU 2498448 C1 RU2498448 C1 RU 2498448C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
substrate
energy
drain
layer
dose
Prior art date
Application number
RU2012119673/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Васильевич Бачурин
Сергей Викторович Корнеев
Михаил Миронович Крымко
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар"" (ОАО "НПП "Пульсар")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар"" (ОАО "НПП "Пульсар") filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар"" (ОАО "НПП "Пульсар")
Priority to RU2012119673/28A priority Critical patent/RU2498448C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2498448C1 publication Critical patent/RU2498448C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: in method of SHF LDMOS transistors manufacturing, including manufacturing of feed-through diffusive source p+-junctions of elementary transistor cells in high-ohmic epitaxial p--layer of the source p-p+-silicone substrate, growing of gate dielectric and formation of polysilicone electrodes for gate of elementary cells at the surface of high-ohmic p--layer of the substrate, creation of p-wells for elementary cells in high-ohmic p--layer of the substrate by means of boron ion introduction into the substrate using polysilicone electrodes for the gate and photoresist coatings as a mask and subsequent diffusive redistribution of the introduced additive; when p-wells are made gate dielectric between polysilicone electrodes for the gate of elementary cells is reduced to thickness of 100-300 Ǻ, to the substrate face the first protective photoresist coating is applied, two gaps in the first protective photoresist coating are opened simultaneously respectively at the place of heavy-alloyed n+-regions of drain and source of the elementary cells and phosphorus ions are introduced through them with dose of 0.2-0.6 mcC/cm and energy of 80-140 keV and arsenic ions with dose of 400-500 mcC/cm and energy of 40-80 keV; then the second drain gap is opened and phosphorus ions are introduced through it in the same dose and energy as to the first drain; then the third drain gap is opened and phosphorus ions are introduced through it with less dose and energy in comparison with the second drain; then next grades of lightly-alloyed n--drain regions of elementary cells are formed in similar way. Phosphorus ions are implanted to the next grade with a less dose and energy in comparison with the previous one; thereafter remainders of protective photoresist layer are removed from the substrate face and simultaneous up-diffusion of the introduced additives of phosphorus and arsenic is made.
EFFECT: creating method for manufacturing of powerful silicone SHF LDMOS transistors with reduced transistor cell spacing, improved frequency and energy parameters and higher percent of fit structures output.
7 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к электронной полупроводниковой технике, в частности к методам изготовления мощных кремниевых СВЧ LDMOS (Lateral Diffused Metal Oxide Semiconductor) транзисторов и может быть использовано для создания на их основе радиоэлектронной аппаратуры нового поколения.The invention relates to electronic semiconductor technology, in particular to methods for manufacturing high-power silicon microwave microwave LDMOS (Lateral Diffused Metal Oxide Semiconductor) transistors and can be used to create a new generation of electronic equipment on their basis.

Известен способ изготовления LDMOS транзисторных структур (Патент США №6020611 «Semiconductor component and method of manufacture», опубликован 1.02.2000 г.), выбранный в качестве 1-го аналога, включающий выращивание подзатворного диэлектрика и формирование поликремниевых электродов затвора элементарных транзисторных ячеек на поверхности высокоомного эпитаксиального p--слоя исходной кремниевой p-p+-подложки, создание в высокоомном p--слое подложки p-карманов, слаболегированных n--областей стока в виде двух последовательно соединенных n--ступеней одинаковой глубины с более высокой степенью легирования 2-ой ступени по сравнению с 1-ой, а также высоколегированных n+-областей стока и истока элементарных ячеек посредством внедрения в подложку соответственно ионов бора и мышьяка при использовании поликремниевых электродов затвора и слоев фоторезиста в качестве защитной маски и последующего диффузионного перераспределения внедренной примеси в каждом из перечисленных выше компонентов транзисторной структуры.A known method of manufacturing LDMOS transistor structures (US Patent No. 6020611 "Semiconductor component and method of manufacture", published 1.02.2000), selected as the first analogue, including growing a gate dielectric and forming polysilicon gate electrodes of elementary transistor cells on the surface high-resistance epitaxial p - layer of the initial silicon p - p + substrate, creation of p-pockets in the high-resistance p - layer, lightly doped n - regions of the drain in the form of two series-connected n - steps of the same depth with a higher degree of doping of the second stage compared with the first, as well as highly doped n + regions of the drain and the source of unit cells by introducing boron and arsenic ions into the substrate, respectively, using polysilicon gate electrodes and photoresist layers as a protective mask and subsequent diffusion redistribution of the embedded impurity in each of the above components of the transistor structure.

Основным недостатком данного аналога является крайне неоднородное распределение электрического поля в транзисторной LDMOS структуре с существенно повышенной величиной его напряженности (до 4,0…4,2 В/см) на краях n--ступеней, непосредственно примыкающих к высоколегированной n+-области стока и p-карману элементарных ячеек, что приводит к резкому снижению пробивных напряжений стокового p-n перехода (≤60 В) и усиленной инжекции горячих носителей на ловушки в подзатворном диэлектрике со всеми вытекающими отсюда негативными последствиями (см. статью «Hot hole degradation effects in lateral nDMOS transistors» - IEEE Transactions on Electron Devices, October 2004, vol.51, N10, p.1704-1710).The main disadvantage of this analogue is the extremely inhomogeneous distribution of the electric field in the transistor LDMOS structure with a significantly increased magnitude of its intensity (up to 4.0 ... 4.2 V / cm) at the edges of n - steps directly adjacent to the highly doped n + region of the drain and p-pocket of unit cells, which leads to a sharp decrease in the breakdown voltage of the drain pn junction (≤60 V) and increased injection of hot carriers into traps in the gate dielectric with all the negative consequences that follow from this (see Strongly «Hot hole degradation effects in lateral nDMOS transistors» - IEEE Transactions on Electron Devices, October 2004, vol.51, N10, p.1704-1710).

В другом известном способе изготовления СВЧ LDMOS транзисторов, выбранном в качестве второго аналога (Патент США №US6686627B2 «Multiple conductive plug structure for lateral RF MOS devices», опубликован 3.02.2004 г.) достигнуто более однородное распределение электрического поля в транзисторной структуре за счет формирования слаболегированных n--областей стока элементарных ячеек уже из 4-х ступеней, причем не идентичных по глубине, а с последовательно возрастающей глубиной и степенью легирования в направлении от поликремниевого электрода затвора к высоколегированной n+-области стока, с использованием в качестве легирующей примеси ионов фосфора вместо мышьяка и размещением высоколегированных n+-областей стока элементарных ячеек внутри объема последней слаболегированной n--ступени стока. Однако основной аспект 2-го способа-аналога, направленный на организацию взаимосвязи между электродами истока элементарных ячеек с общим электродом истока транзисторной структуры через вытравленные в высокоомном эпитаксиальном p--слое подложки сквозные канавки с точки зрения рентабельного промышленного выпуска изделий представляется весьма проблематичным, что можно отнести к серьезному недостатку данного аналога.In another known method for manufacturing microwave LDMOS transistors, selected as the second analogue (US Patent No. US6686627B2 "Multiple conductive plug structure for lateral RF MOS devices", published February 3, 2004), a more uniform distribution of the electric field in the transistor structure is achieved by forming lightly doped n - regions of the drain of elementary cells from 4 steps, moreover, not identical in depth, but with successively increasing depth and degree of doping in the direction from the polysilicon gate electrode to the high doped n + region flow, using phosphorus ions instead of arsenic as a dopant and placing highly doped n + regions of the runoff of unit cells within the volume of the last lightly doped n - rung of the runoff. However, the main aspect of the second analogue method, aimed at organizing the relationship between the source electrodes of the unit cells with the common source electrode of the transistor structure through the through grooves etched in the high-resistance epitaxial p - layer of the substrate, seems very problematic from the point of view of cost-effective industrial production, which can attributed to a serious drawback of this analogue.

В качестве прототипа выбран способ изготовления LDMOS транзисторов (Патент США №7315062 В2 «Semiconductor device, mask for impurity implantation, and method of fabricating the semiconductor device», опубликован 1.01.2008 г.), включающий: создание сквозных диффузионных истоковых p+-перемычек элементарных ячеек в высокоомном p+-слое исходной кремниевой p-p+-подложки (вместо сквозных канавок во 2-ом способе-аналоге); выращивание подзатворного диэлектрика и формирование поликремниевых электродов затвора элементарных ячеек на поверхности высокоомного p--слоя подложки; создание в высокоомном p--слое подложки p-карманов, многоступенчатых слаболегированных n--областей стока с плавным градиентом изменения легирующей примеси между n--ступенями и высоколегированных n+-областей стока и истока элементарных ячеек посредством внедрения в подложку соответственно ионов бора, фосфора и мышьяка при использовании в качестве защитной маски поликремниевых электродов затвора и слоев фоторезиста и последующего диффузионного перераспределения внедренной примеси в каждом из перечисленных выше элементов транзисторной структуры; формирование дополнительных заземленных металлических экранирующих электродов на поверхности межслойного диэлектрика в промежутке между электродами стока и затвора элементарных ячеек. Такой подход к изготовлению транзисторной LDMOS структуры в способе-прототипе обеспечивает достаточно однородное распределение электрического поля с пониженной до 2,0…2,8 В/см величиной его напряженности в слаболегированных n--областях стока элементарных ячеек и позволяет таким образом реализовать пробивные напряжения стокового p-n перехода на уровне 70…75 В и минимизировать вероятность инжекции горячих носителей в подзатворный диэлектрик. Однако в данном случае это достигается за счет серьезного усложнения топологического рисунка используемых фотошаблонов, увеличения протяженности и количества ступеней в слаболегированных n--областях стока элементарных ячеек, что естественно приводит к увеличению шага транзисторной ячейки, ухудшению частотных и энергетических параметров прибора, повышению трудоемкости и снижению процента выхода годных кристаллов на пластине. Снижению процента выхода годных кристаллов в способе-прототипе способствует также и то обстоятельство, что в нем ионы фосфора и мышьяка внедряются непосредственно в кремниевую подложку, не покрытую тонким слоем диэлектрика.As a prototype, a method for manufacturing LDMOS transistors was selected (US Patent No. 7315062 B2 “Semiconductor device, mask for impurity implantation, and method of fabricating the semiconductor device”, published January 1, 2008), including: the creation of through diffusion source p + jumpers unit cells in the high-resistance p + -layer of the initial silicon p - p + -substrate (instead of through grooves in the 2nd analogue method); growing a gate dielectric and forming polysilicon electrodes of a gate of elementary cells on the surface of a high-resistance p - layer of a substrate; creation of p-pockets in the high-resistance p - layer, multistage lightly doped n - drain regions with a smooth gradient of dopant change between n - steps and highly doped n + drain regions and the unit cell source by introducing boron and phosphorus ions into the substrate, respectively and arsenic when using a shutter polysilicon electrode and photoresist layers as a protective mask and the subsequent diffusion redistribution of the embedded impurity in each of the above transistor elements noy structure; the formation of additional grounded metal shielding electrodes on the surface of the interlayer dielectric in the gap between the drain electrodes and the gate of the unit cells. Such an approach to the fabrication of a transistor LDMOS structure in the prototype method provides a fairly uniform distribution of the electric field with a reduced value of its intensity in lightly doped n - regions of the drain of unit cells to 2.0 to 2.8 V / cm and thus allows the breakdown voltage of stock pn junction at the level of 70 ... 75 V and minimize the probability of injection of hot carriers into the gate insulator. However, in this case, this is achieved due to a serious complication of the topological pattern of the used photomasks, an increase in the length and number of steps in the lightly doped n - regions of the drain of elementary cells, which naturally leads to an increase in the step of the transistor cell, a decrease in the frequency and energy parameters of the device, an increase in labor input, and a decrease percent yield of crystals on the plate. The decrease in the percentage of yield of suitable crystals in the prototype method also contributes to the fact that in it phosphorus and arsenic ions are embedded directly into the silicon substrate, not coated with a thin layer of dielectric.

Технический результат настоящего изобретения - создание способа изготовления мощных кремниевых СВЧ LDMOS транзисторов с уменьшенным шагом транзисторной ячейки, улучшенными частотными и энергетическими параметрами, с пониженной трудоемкостью и повышенным процентом выхода годных кристаллов на пластине.The technical result of the present invention is the creation of a method of manufacturing high-power silicon microwave LDMOS transistors with a reduced step of the transistor cell, improved frequency and energy parameters, with reduced labor intensity and increased percentage of yield of crystals on the wafer.

Технический результат достигается тем, что в известном способе изготовления СВЧ LDMOS транзисторов, включающем создание сквозных диффузионных истоковых p+-перемычек элементарных транзисторных ячеек в высокоомном эпитаксиальном p--слое исходной кремниевой p-p+-подложки, выращивание подзатворного диэлектрика и формирование поликремниевых электродов затвора элементарных ячеек на поверхности высокоомного p--слоя подложки, создание р-карманов элементарных ячеек в высокоомном p--слое подложки посредством внедрения ионов бора в подложку с использованием в качестве защитной маски поликремниевых электродов затвора и слоев фоторезиста и последующего диффузионного перераспределения внедренной примеси, формирование многоступенчатых слаболегированных n--областей стока элементарных ячеек с последовательно возрастающей глубиной и степенью легирования ступеней в направлении от поликремниевого электрода затвора к высоколегированной n+-области стока посредством внедрения ионов фосфора в высокоомный p--слой подложки при использовании в качестве защитной маски поликремниевых электродов затвора и слоев фоторезиста и последующего диффузионного перераспределения внедренной примеси в каждой ступени, создание высоколегированных n+-областей стока и истока элементарных ячеек в высокоомном p--слое подложки посредством внедрения в подложку ионов мышьяка при использовании в качестве защитной маски поликремниевых электродов затвора и слоев фоторезиста и последующего диффузионного перераспределения внедренной примеси, формирование металлических экранов, электродов стока и затвора элементарных ячеек на лицевой стороне подложки и общего металлического электрода истока транзисторной структуры на ее тыльной стороне, после создания p-карманов подзатворный диэлектрик между поликремниевыми электродами затвора элементарных ячеек утоняют до толщины 100…300 Å, на лицевую сторону подложки наносят первый защитный слой фоторезиста, методом фотолитографии вскрывают одновременно два окна в первом защитном слое фоторезиста соответственно в месте дислокации высоколегированных n+-областей стока и истока элементарных ячеек и внедряют через них в подложку ионы фосфора с дозой 0,2…0,6 мкКл/см2 и энергией 80…140 КэВ и ионы мышьяка с дозой 400…500 мкКл/см2 и энергией 40…80 кэВ, затем методом фотолитографии вскрывают второе стоковое окно во втором защитном слое фоторезиста, окаймляющее по периферии первое стоковое окно и через второе стоковое окно имплантируют в подложку ионы фосфора с той же дозой и энергией, что и в первое стоковое окно, далее методом фотолитографии вскрывают третье стоковое окно в третьем защитном слое фоторезиста, окаймляющее по периферии второе стоковое окно и через третье стоковое окно внедряют в подложку ионы фосфора с меньшей дозой и энергией, чем во второе стоковое окно, затем аналогичным образом формируют последующие ступени слаболегированных n--областей стока элементарных ячеек, причем в каждую следующую ступень ионы фосфора имплантируют с меньшей дозой и энергией по сравнению с предыдущей, после этого удаляют остатки защитного слоя фоторезиста с лицевой стороны подложки и проводят одновременную диффузионную разгонку внедренных в подложку примесей фосфора и мышьяка.The technical result is achieved by the fact that in the known method of manufacturing microwave LDMOS transistors, including the creation of through diffusion source p + jumper of elementary transistor cells in a high resistance epitaxial p - layer of the original silicon p - p + substrate, growing a gate dielectric and forming polysilicon electrodes unit cells on the surface of the high-resistance p - layer of the substrate, the creation of p-pockets of unit cells in the high-resistance p - layer of the substrate by incorporating boron ions into the substrate using a polysilicon gate electrode and photoresist layers as a protective mask and subsequent diffusion redistribution of the embedded impurity, the formation of multistage lightly doped n - regions of the drain of unit cells with a successively increasing depth and degree of doping of steps in the direction from the polysilicon gate electrode to the high doped n + region of the drain by introducing phosphorous ions into the high-resistance p - -layer substrate when used as a protective mask polysilicon evyh gate electrodes and the resist layers and subsequent diffusion of the implanted impurity redistribution in each stage, the creation of high n + source and drain-regions of elementary cells in the high-resistance p - -layer substrate by introducing arsenic ions into the substrate when used as a protective mask and the polysilicon gate electrodes layers of the photoresist and subsequent diffusion redistribution of the embedded impurity, the formation of metal screens, drain electrodes and the gate of unit cells onto on the back side of the substrate and the common metal electrode, the source of the transistor structure on its back side, after creating p-pockets, the gate dielectric between the polysilicon gate element electrodes is thinned to a thickness of 100 ... 300 Å, the first protective layer of the photoresist is applied to the front side of the substrate, they are opened simultaneously by photolithography two windows in the first protective layer of the photoresist, respectively, at the location of the high-doped n + -regions of the drain and the source of unit cells, and are inserted through them into the base phosphorus ions with a dose of 0.2 ... 0.6 µC / cm 2 and an energy of 80 ... 140 KeV and arsenic ions with a dose of 400 ... 500 µC / cm 2 and an energy of 40 ... 80 keV, then the second stock window in the second is opened by photolithography a protective layer of photoresist, bordering the periphery of the first stock window and through the second stock window, phosphorus ions are implanted into the substrate with the same dose and energy as in the first stock window, then the third stock window in the third protective layer of photoresist bordering the periphery is opened by photolithography second stock window and through the third hundred ovoe window is embedded in the substrate with phosphorus ions at an energy and dose than the second stock window, then similarly formed subsequent stage lightly doped n - -regions Photo elementary cells, and in each following stage of phosphorus ions are implanted at a dose and energy as compared with of the previous one, after that the residues of the photoresist protective layer are removed from the front side of the substrate and simultaneous diffusion acceleration of phosphorus and arsenic impurities embedded in the substrate is carried out.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается наличием новой совокупности и последовательности выполнения технологических операций: создание многоступенчатых слаболегированных стоковых n--областей после формирования высоколегированных n+-областей стока и истока элементарных ячеек, а не в обратной последовательности; формирование в высокоомном эпитаксиальном p--слое подложки многоступенчатых слаболегированных стоковых n--областей с последовательно убывающей глубиной и степенью легирования ступеней в направлении от высоколегированной n+-области стока к поликремниевому электроду затвора элементарных ячеек; первоначальное вскрытие окон в защитном слое фоторезиста в районе дислокации высоколегированных n+-областей стока и истока элементарных ячеек и последовательное внедрение через них в подложку ионов фосфора и мышьяка с определенной дозой и энергией; формирование второй ступени слаболегированных n--областей стока элементарных ячеек вокруг высоколегированных n+-областей стока посредством внедрения ионов фосфора во второе стоковое окно с той же энергией и дозой, что и в первое стоковое окно; одновременная диффузионная разгонка внедренных в подложку примесей фосфора и мышьяка при формировании многоступенчатых слаболегированных стоковых n--областей и высоколегированных n+-областей стока и истока элементарных ячеек; утонение подзатворного диэлектрика между поликремниевыми электродами затвора элементарных ячеек до определенной толщины на определенном этапе изготовления транзисторной структуры. Таким образом, заявляемый способ отвечает критерию изобретения «новизна».Comparative analysis with the prototype shows that the inventive method is distinguished by the presence of a new set and sequence of technological operations: the creation of multi-stage lightly doped runoff n - regions after the formation of high-alloyed n + regions of runoff and the source of unit cells, and not in the reverse order; the formation in the high-resistance epitaxial p - layer of the substrate of multistage lightly doped runoff n - regions with successively decreasing depth and degree of step doping in the direction from the high doped n + region of the drain to the polysilicon gate electrode of the unit cells; initial opening of windows in the protective layer of the photoresist in the area of dislocation of highly doped n + regions of the drain and the source of unit cells and the successive introduction of phosphorus and arsenic ions through them into the substrate with a certain dose and energy; the formation of the second stage of lightly doped n - regions of runoff of unit cells around highly doped n + - regions of runoff by introducing phosphorus ions into the second stock window with the same energy and dose as in the first stock window; simultaneous diffusion distillation of phosphorus and arsenic impurities embedded in the substrate during the formation of multistage lightly doped runoff n - regions and highly doped n + regions of runoff and the source of unit cells; thinning the gate dielectric between the polysilicon electrodes of the gate of the unit cells to a certain thickness at a certain stage of manufacturing a transistor structure. Thus, the claimed method meets the criteria of the invention of "novelty."

Вскрытие в заявляемом способе в первом защитном слое фоторезиста первого стокового окна одновременно с истоковым и внедрение через них в подложку ионов фосфора и мышьяка с оговоренными формулой изобретения дозами и энергиями, позволяет:Autopsy in the inventive method in the first protective layer of the photoresist of the first stock window simultaneously with the source and the introduction through them into the substrate of phosphorus and arsenic ions with the doses and energies specified by the claims, allows:

- сформировать высоколегированные n+-области стока и истока до создания слаболегированных n--областей стока элементарных ячеек;- to form highly doped n + regions of runoff and source to create lightly doped n - regions of runoff of unit cells;

- разместить высоколегированные n+-области стока внутри объема наиболее глубокой первой ступени слаболегированных n--областей стока элементарных ячеек и реализовать таким образом максимальные для конкретной транзисторной структуры пробивные напряжения стокового p-n перехода;- place highly doped n + -regions of the drain inside the volume of the deepest first stage of lightly doped n - -regions of the drain of unit cells and thus realize the breakdown voltage of the pn junction for the specific transistor structure;

- полностью исключить допуск на погрешность совмещения высоколегированных n+-областей стока с первой ступенью слаболегированных n--областей стока элементарных ячеек и тем самым уменьшить шаг транзисторной ячейки, а следовательно улучшить частотные и энергетические параметры прибора и увеличить количество кристаллов на пластине.- completely eliminate the tolerance on the error of combining highly doped n + -regions of the drain with the first stage of lightly doped n - -regions of the drain of elementary cells and thereby reduce the step of the transistor cell, and therefore improve the frequency and energy parameters of the device and increase the number of crystals on the plate.

Вскрытие в заявляемом способе во втором защитном слое фоторезиста второго стокового окна, окаймляющего по периферии первое стоковое окно и внедрение через него в подложку ионов фосфора с той же энергией и дозой, что и в первое стоковое окно, позволяет с помощью более простого по конфигурации топологического рисунка комплекта фотошаблонов по сравнению с прототипом, обеспечить более плавный градиент изменения легирующей примеси на торцах слаболегированных n--областей стока, непосредственно примыкающих к высоколегированным n+-областям стока элементарных ячеек и повысить таким образом пробивные напряжения стокового p-n перехода, а за счет использования более дешевого комплекта фотошаблонов снизить себестоимость и трудоемкость изготовления кристаллов.Opening the second stock window in the second protective layer of the photoresist, bordering the periphery of the first stock window and introducing phosphorus ions through it into the substrate with the same energy and dose as in the first stock window, allows using a simpler topological design a set of photomasks, compared with the prior art, to provide a more gradual change in gradient at the ends of the dopant lightly doped n - -regions Photo immediately adjacent to a high-alloy n + -region Elementary cell current and thus increase the breakdown voltage stock pn junction, but due to use of cheaper set of photomasks to reduce the cost and complexity of manufacturing crystals.

Формирование в заявляемом способе слаболегированных n--областей стока элементарных ячеек посредством внедрения ионов фосфора в каждую последующую ступень с меньшей дозой и энергией по сравнению с предыдущей обеспечивает полное и более равномерное по сравнению с прототипом и аналогами распределение легирующей примеси в каждой ступени, и позволяет таким образом повысить электропроводность слаболегированных n--областей стока элементарных ячеек, а следовательно и мощностные возможности прибора.The formation in the present method of lightly doped n - -regions of runoff of unit cells by introducing phosphorus ions into each subsequent step with a lower dose and energy compared to the previous one provides a complete and more uniform distribution of the dopant in each step compared to the prototype and analogues, and allows such a way to increase the electrical conductivity of lightly doped n - regions of the drain of unit cells, and hence the power capabilities of the device.

Проведение в заявляемом способе одновременной диффузионной разгонки внедренных в подложку примесей фосфора и мышьяка, вместо многократной раздельной в прототипе и аналогах, позволяет сократить количество и совокупную продолжительность выполняемых высокотемпературных технологических операций и, в результате этого, уменьшить глубину слаболегированных n--областей стока элементарных ячеек, оптимизировать толщину высокоомного эпитаксиального p--слоя исходной кремниевой p-p+-подложки, снизить трудоемкость и увеличить процент выхода годных кристаллов на пластине.Carrying out in the present method a simultaneous diffusion distillation of impurities of phosphorus and arsenic embedded in the substrate, instead of multiple separate in the prototype and analogues, allows to reduce the number and total duration of high-temperature technological operations and, as a result, reduce the depth of lightly doped n - regions of the runoff of unit cells, optimize the high resistance thick epitaxial p - -layer initial silicon p - p + -podlozhki, reduce labor intensity and increase the percent recovery crystals on plate-period.

Утонение в заявляемом способе подзатворного диэлектрика между поликремниевыми электродами затвора элементарных ячеек до толщины 100…300 Å после создания p-карманов позволяет:The thinning in the inventive method of the gate dielectric between the polysilicon electrodes of the gate of the unit cells to a thickness of 100 ... 300 Å after the creation of p-pockets allows you to:

- обеспечить свободное проникновение через более тонкий по сравнению с подзатворным диэлектриком окисел в подложку ионов фосфора и мышьяка с малыми энергиями (20…30 кэВ);- to provide free penetration through a thinner oxide compared to the gate dielectric in the substrate of low-energy phosphorus and arsenic ions (20 ... 30 keV);

- исключить или существенно ослабить эффект каналирования внедренных в подложку ионов фосфора и мышьяка и реализовать таким образом более однородный фронт распределения легирующей примеси в высокоомном p--слое подложки без появления второго максимума на большей глубине;- eliminate or significantly weaken the channeling effect of phosphorus and arsenic ions embedded in the substrate and thus realize a more uniform distribution front of the dopant in the high-resistance p - layer of the substrate without the appearance of a second maximum at a greater depth;

- уменьшить количество структурных дефектов в высокоомном эпитаксиальном p--слое подложки при внедрении в него ионов фосфора и мышьяка с высокой дозой и энергией и увеличить таким образом электропроводность сформированных приповерхностных областей стока и истока элементарных транзисторных ячеек;- reduce the number of structural defects in the high-resistance epitaxial p - layer of the substrate upon incorporation of phosphorus and arsenic ions with a high dose and energy into it and thus increase the electrical conductivity of the formed near-surface regions of the drain and the source of transistor unit cells;

- вырастить в каждом конкретном случае оптимальный по толщине подзатворный диэлектрик.- to grow, in each case, the optimum thickness of the gate insulator.

В предлагаемом изобретении новая совокупность и последовательность выполнения технологических операций позволяет в отличие от способа-прототипа уменьшить шаг транзисторной ячейки и при прочих равных условиях создать мощные кремниевые СВЧ LDMOS транзисторы с пробивными напряжениями стокового p-n перехода Uc.проб=75…90 В, работающие в диапазоне частот до 3,0…3,5 ГГц при напряжениях питания по стоку Uc.пит=32…40 В с улучшенными частотными и энергетическими параметрами, то-есть проявляет новое техническое свойство. Следовательно, заявляемый способ соответствует критерию «изобретательский уровень».In the present invention, the new combination and the sequence of technological operations allows, in contrast to the prototype method, to reduce the step of the transistor cell and, all other things being equal, create powerful silicon LDMOS microwave transistors with breakdown voltage of the drain pn junction U c . Probe = 75 ... 90 V, operating frequency range up to 3.0 ... 3.5 GHz at supply voltage U drain c.pit = 32 ... 40 V with improved frequency and energy parameters, that is, it exhibits a new technical property. Therefore, the claimed method meets the criterion of "inventive step".

На фигурах 1…7 изображены основные этапы изготовления СВЧ LDMOS транзисторных структур согласно заявляемому способу.In figures 1 ... 7 shows the main stages of the manufacture of microwave LDMOS transistor structures according to the claimed method.

Пример.Example.

На основе заявляемого способа были изготовлены образцы кремниевых n-канальных LDMOS структур (кристаллов) размером 4,2 мм×1,0 мм с пятиступенчатой слаболегированной n--областью стока элементарных ячеек протяженностью 3,2 мкм (основные параметры технологического процесса их формирования представлены в таблице 1), длиной и суммарной шириной индуцированного n-канала элементарных ячеек соответственно Lк=0,6 мкм и Wк=78 мм, рассчитанных на работу в диапазоне частот до 3,0…3,5 ГГц при напряжении питания по стоку Uс.пит=32…40 В. Исходным материалом для изготовления транзисторных структур служили кремниевые p-p++-подложки (1), ориентированные по плоскости (100), с верхним высокоомным эпитаксиальным p--слоем толщиной hp-=7,0…7,5 мкм и удельным сопротивлением ρр-=10…12 Ом·см и нижним высоколегированным p++-слоем с ρр++=0,005 Ом·см.Based on the proposed method, samples of silicon n-channel LDMOS structures (crystals) of 4.2 mm × 1.0 mm in size with a five-step lightly doped n - region of the drain of unit cells 3.2 microns in length were prepared (the main parameters of the technological process for their formation are presented in table 1), the length and total width of the induced n-channel of unit cells, respectively, L k = 0.6 μm and W k = 78 mm, designed to operate in the frequency range up to 3.0 ... 3.5 GHz with a drain voltage of U s.pit = 32 ... 40 V. The starting material for Silicon p - p ++ substrates (1), oriented along the (100) plane, with an upper high-resistance epitaxial p - layer with a thickness h p- = 7.0 ... 7.5 μm and resistivity ρ p- served as the transistor structures. = 10 ... 12 Ohm · cm and the lower highly doped p ++ layer with ρ p ++ = 0.005 Ohm · cm.

Способ осуществляют следующим образом:The method is as follows:

1. Внедрением ионов бора в подложку с энергией 80 кэВ и дозой 500 мкКл/см2 и последующим диффузионным перераспределением внедренной примеси при температуре Т=1100°C в среде азота формируют сквозные истоковые p+-перемычки (2) элементарных ячеек в высокоомном p--слое подложки (1) - фиг.1.1. The incorporation of boron ions into a substrate with an energy of 80 keV and a dose of 500 μC / cm 2 and subsequent diffusion redistribution of the embedded impurity at a temperature T = 1100 ° C in a nitrogen medium forms through source p + jumper wires (2) of unit cells in a high-resistance p - -layer of the substrate (1) - figure 1.

2. Пирогенным окислением кремния при Т=850°C выращивают на поверхности высокоомного эпитаксиального p--слоя подложки подзатворный диэлектрик (3) толщиной 800 Å, покрывают подзатворный диэлектрик слоем поликремния, легированного фосфором, толщиной 0,5 мкм, формируют из слоя поликремния методом фотолитографии прямоугольные продольные зубцы (4) элементарных ячеек шириной 0,7…0,75 мкм и протяженностью 340 мкм с расстоянием между смежными затворными зубцами Lокн=6,4 мкм, создают p-карманы (5) транзисторных ячеек посредством внедрения в подложку ионов бора с энергией 40 кэВ и дозой 3,0…5,0 мкКл/см2 при использовании в качестве защитной маски электродов затвора (4) и слоев фоторезиста и последующего диффузионного перераспределения внедренной в подложку примеси бора при Т=1000°C в среде азота - фиг.1, таблица 1.2. By the pyrogenic oxidation of silicon at T = 850 ° C, a gate insulator (3) with a thickness of 800 Å is grown on the surface of a high-resistance epitaxial p - layer of the substrate, the gate insulator is coated with a 0.5-μm phosphorus-doped polysilicon layer, formed from a polysilicon layer by the method photolithography, rectangular longitudinal teeth (4) of unit cells 0.7 ... 0.75 μm wide and 340 μm long with a distance between adjacent gate teeth L window = 6.4 μm, create p-pockets (5) of transistor cells by introducing ions into the substrate bo with an energy of 40 keV and a dose of 3.0 ... 5.0 μC / cm 2 when using shutter electrodes (4) and photoresist layers as a protective mask and subsequent diffusion redistribution of boron impurity embedded in the substrate at T = 1000 ° C in nitrogen - figure 1, table 1.

3. Утоняют подзатворный диэлектрик между поликремниевыми электродами затвора (4) элементарных транзисторных ячеек до толщины 100…300 Å, наносят на лицевую сторону подложки (1) первый защитный слой позитивного фоторезиста (61) толщиной 0.4…0,45 мкм, вскрывают в защитном слое фоторезиста (61) методом фотолитографии окна (7) шириной Lокн=2,0 мкм и (8) соответственно в месте дислокации высоколегированных n+-областей стока и истока элементарных ячеек и внедряют через них в высокоомный p--слой подложки ионы фосфора (9) с энергией 100 кэВ и дозой 0,2 мкКл/см2 и мышьяка (10) и (101) с энергией 80 кэВ и дозой 500 мкКл/см2 - фиг.1, таблица 1.3. The gate dielectric between the polysilicon electrodes of the gate (4) of the transistor unit cells is thinned to a thickness of 100 ... 300 Å, the first protective layer of positive photoresist (6 1 ) 0.4 ... 0.45 μm thick is applied to the front side of the substrate (1), and opened in the protective a photoresist layer (6 1) by photolithography window (7), the window width of L = 2.0 m, and (8), respectively, in place of high-dislocation-type regions n + drain and source terminals of the unit cells and introducing therethrough a high-resistance p - -layer substrate ions phosphorus (9) with an energy of 100 keV and a dose of 0.2 SCLC / cm 2 and yshyaka (10) and (10 1) with an energy of 80 keV and a dose of 500 SCLC / cm 2 - 1, Table 1.

4. Методом фотолитографии вскрывают во втором защитном слое фоторезиста (62) второе стоковое окно (11) шириной Lокн=3,4 мкм, окаймляющее по периферии первое стоковое окно (7) на расстоянии 0,7 мкм, и внедряют через окна (11) в подложку ионы фосфора (12) с той же дозой 0,2 мкКл/см2 и энергией 100 кэВ, что и в 1-стоковое окно (7) - фиг.2, таблица 1.4. The method of photolithography is opened in the second protective layer of photoresist (6 2) second stock box (11) the window width L = 3.4 m, bordering circumferentially stock first window (7) in the region of 0.7 microns, and introducing through the windows ( 11) phosphorus ions (12) with the same dose of 0.2 μC / cm 2 and an energy of 100 keV as in the 1-stock window (7) - figure 2, table 1, into the substrate.

5. Методом фотолитографии вскрывают в третьем защитном слое фоторезиста (63) третье стоковое окно (13) шириной Lокн=4,6 мкм, окаймляющее по периферии второе стоковое окно (11) на расстоянии 0,6 мкм, и внедряют через окна (13) в подложку ионы фосфора (14) с энергией 80 кэВ и дозой 0,15 мкКл/см2 - фиг.3, таблица 1.5. The method of photolithography autopsied at the third protective photoresist layer (6 3) third stock box (13) the window width L = 4.6 m, peripherally bordering second stock box (11) in the region of 0.6 microns, and introducing through the windows ( 13) phosphorus ions (14) with an energy of 80 keV and a dose of 0.15 μC / cm 2 into the substrate - Fig. 3, table 1.

6. Методом фотолитографии вскрывают в четвертом защитном слое фоторезиста (64) четвертое стоковое окно (15) шириной Lкон=5,6 мкм, окаймляющее по периферии третье стоковое окно (13) на расстоянии 0,5 мкм, и внедряют через окна (15) в подложку ионы фосфора (16) с энергией 60 кэВ и дозой 0,1 мкКл/см2 - фиг.4, таблица 1.6. Using the photolithography method, a fourth stock window (15) with a width L con = 5.6 μm, bordering the third stock window (13) at a distance of 0.5 μm bordering the periphery, is opened in the fourth protective layer of the photoresist (6 4 ) and inserted through the windows ( 15) phosphorus ions (16) with an energy of 60 keV and a dose of 0.1 μC / cm 2 into the substrate - Fig. 4, table 1.

7. Методом фотолитографии вскрывают в пятом защитном слое фоторезиста (65) пятое стоковое окно (17) шириной Lкон=6,4 мкм, окаймляющее по периферии четвертое стоковое окно (15) на расстоянии 0,4 мкм, и внедряют через окна (17) в подложку ионы фосфора (18) с энергией 40 кэВ и дозой 0,05 мкКл/см2 - фиг.5, таблица 1.7. Using the photolithography method, the fifth stock window (17) with a width of L con = 6.4 μm, bordering the fourth stock window (15) at a distance of 0.4 μm at the periphery, is opened in the fifth protective layer of the photoresist (6 5 ) and inserted through the windows ( 17) phosphorus ions (18) with an energy of 40 keV and a dose of 0.05 μC / cm 2 into the substrate - Fig. 5, table 1.

8. Удаляют остатки защитного слоя фоторезиста (65) с лицевой поверхности подложки, проводят одновременную диффузионную разгонку внедренных в подложку примесей фосфора и мышьяка при температуре, необходимой для их максимальной активации и в итоге формируют в высокоомном эпитаксиальном p--слое подложки (1) высоколегированные n+-области стока (101) и истока (102) и соответственно первую (91), вторую (121), третью (141), четвертую (161) и пятую (181) ступени слаболегированных n--областей стока элементарных ячеек - фиг.6, 7. В таблице 1 представлены суммарные накопленные дозы ионов фосфора □D, максимальные концентрации примеси Nмакс, средние проецированные пробеги ионов фосфора

Figure 00000001
и конечные глубины
Figure 00000002
каждой из пяти ступеней после диффузионной (dдиф) разгонки примеси фосфора соответственно при температуре Т=900°C в течении 30 минут и при Т=1000°C в течении 20 минут.8. The residues of the protective layer of the photoresist (65) are removed from the front surface of the substrate, simultaneous diffusion acceleration of impurities of phosphorus and arsenic introduced into the substrate is carried out at the temperature necessary for their maximum activation, and as a result, highly alloyed in the high-resistance epitaxial p - layer of the substrate (1) n + regions of runoff (10 1 ) and source (10 2 ) and, respectively, the first (9 1 ), second (12 1 ), third (14 1 ), fourth (16 1 ) and fifth (18 1 ) steps of lightly doped n - -regions of runoff of unit cells - Fig.6, 7. Table 1 presents the total accumulated doses of phosphorus ions □ D, maximum impurity concentrations N max , average projected ranges of phosphorus ions
Figure 00000001
and final depths
Figure 00000002
each of the five steps after diffusion (d differential ) distillation of phosphorus impurities, respectively, at a temperature of T = 900 ° C for 30 minutes and at T = 1000 ° C for 20 minutes.

9. Формируют межслойный диэлектрик (19) из предварительно нанесенного на лицевую сторону подложки слоя борофосфорносиликатного стекла, в котором методом фотолитографии вскрывают контактные окна над поликремниевыми электродами затвора (4), высоколегированными n+-областями стока(101) и истока (102) элементарных ячеек, наносят на межслойный диэлектрик слой алюминия с добавками меди и кремния толщиной 2,5…3,0 мкм и создают из него методом фотолитографии металлические электроды истока (20), стока (21), шунтирующие металлические прослойки поликремниевых электродов затвора (22) и металлические экранирующие электроды (23), соединенные с электродами истока (20) элементарных ячеек (соединительные проводники на рисунке 6 не показаны). Общий металлический электрод истока транзисторной структуры (24) на тыльной стороне подложки создавался при напайке кристалла на теплоотводящую поверхность корпуса с помощью золотой прокладки, а индуцированный n-канал (25) образовывался на торцах p-карманов (5), прилегающих к подзатворному диэлектрику (3) при приложении положительного напряжения к электроду затвора транзисторной структуры - фиг.6, 7.9. An interlayer dielectric (19) is formed from a layer of borophosphorosilicate glass previously deposited on the front side of the substrate, in which contact windows are opened by photolithography over the polysilicon gate electrodes (4), highly doped n + regions of the drain (10 1 ) and source (10 2 ) unit cells, a layer of aluminum with copper and silicon additives 2.5 ... 3.0 μm thick is applied to the interlayer dielectric and photolithography method creates metal source electrodes (20), drain (21), shunt metal polysilicon layers gate electrodes (22) and metal shielding electrodes (23) connected to the source electrodes (20) of the unit cells (connecting conductors are not shown in Figure 6). A common metal electrode of the source of the transistor structure (24) on the back side of the substrate was created when the crystal was soldered to the heat sink surface of the case using a gold gasket, and the induced n-channel (25) was formed at the ends of p-pockets (5) adjacent to the gate insulator (3 ) when a positive voltage is applied to the gate electrode of the transistor structure - 6, 7.

Выход годных кристаллов на пластине, изготовленных по заявляемому способу составил около 49%. Годные кристаллы, смонтированные в модифицированном металлокерамическом корпусе типа КТ-25 без бериллиевой керамики имели пробивное напряжение стокового p-n перехода Uс.проб=80…85 В и при напряжении питания по стоку Uс.пит=40 B в режиме класса АВ, длительности импульса τр=300 мкс, скважности Q=10, на частоте 3,1 ГГц отдавали в нагрузку мощность Рвых=38…40 Вт при коэффициенте усиления по мощности Kур=10…12 дБ и коэффициенте полезного действия стоковой цепи ηc=42…45%.The yield of crystals on the plate made by the present method was about 49%. Suitable crystals mounted in a modified KT-25 metal-ceramic case without beryllium ceramics had a breakdown voltage of the drain pn junction U s.probe = 80 ... 85 V and with a supply voltage across the drain U s.pit = 40 V in class AB mode, the pulse duration τ p = 300 μs, duty cycle Q = 10, at a frequency of 3.1 GHz, the power P out = 38 ... 40 W was given to the load with a power gain K ur = 10 ... 12 dB and a drain coefficient η c = 42 ... 45%.

Изготовленные аналогичным образом образцы LDMOS транзисторных структур, у которых через первое стоковое окно в защитном слое фоторезиста внедрялись в подложку ионы мышьяка с дозой превышающей 500 мкКл/см2, имели точно такие же параметры, однако при этом возникали нежелательные проблемы, связанные с последующим удалением защитного слоя фоторезиста с лицевой поверхности подложки.Similarly prepared samples of LDMOS transistor structures, in which arsenic ions with a dose exceeding 500 μC / cm 2 were introduced into the substrate through the first drainage window in the protective layer of the photoresist, had exactly the same parameters, however, there were undesirable problems associated with the subsequent removal of the protective layer of photoresist from the front surface of the substrate.

Сопоставляя приведенные параметры с аналогичными параметрами прототипа и известных зарубежных кремниевых СВЧ LDMOS транзисторов, рассчитанных на диапазон рабочих частот до 3,0…3,5 ГГц, можно сделать следующие выводы:Comparing the above parameters with similar parameters of the prototype and well-known foreign silicon microwave LDMOS transistors, designed for the operating frequency range up to 3.0 ... 3.5 GHz, we can draw the following conclusions:

1. Заявляемый способ позволяет реализовать идентичные с прототипом пробивные напряжения стокового p-n перехода создаваемых LDMOS структур при существенно меньшем (на 15…30%) шаге элементарной транзисторной ячейки, с использованием более простого по конфигурации топологического рисунка комплекта фотошаблонов, с уменьшенным количеством и уменьшенной совокупной продолжительностью выполняемых высокотемпературных технологических операций и, как результат, улучшить частотные и энергетические параметры прибора, повысить количество кристаллов на пластине, снизить трудоемкость и себестоимость изготовления кристаллов, повысить процент выхода годных кристаллов.1. The inventive method allows to realize the breakdown voltage identical to the prototype pn junction of the created LDMOS structures at a significantly smaller (by 15 ... 30%) step of the unit transistor cell, using a simpler configuration of the topological pattern of the set of photo templates, with a reduced number and a reduced total duration performed high-temperature technological operations and, as a result, improve the frequency and energy parameters of the device, increase the number of crystal in on the plate, reduce the complexity and cost of manufacturing crystals, increase the percentage of yield of suitable crystals.

2. Заявляемый способ позволяет создавать мощные кремниевые СВЧ LDMOS транзисторы, сопоставимые с современными зарубежными аналогами по основным электрическим параметрам, но способными работать по сравнению с ними при более высоких напряжениях питания по стоку (Uс.пит≤40 В вместо Uс.пит=32 В у транзисторов BLS2933-100 фирмы Philips, BLS6G3135-120, BLS7G2729-350P фирмы NXP, MRF7S35120HSR3, MRF8P29300HR6 фирмы Freescale Semiconductor и других).2. The inventive method allows you to create powerful silicon microwave LDMOS transistors that are comparable with modern foreign counterparts in the main electrical parameters, but are able to work in comparison with them at higher supply voltages along the drain (U s.pit ≤40 V instead of U s.pit = 32 V for transistors BLS2933-100 from Philips, BLS6G3135-120, BLS7G2729-350P from NXP, MRF7S35120HSR3, MRF8P29300HR6 from Freescale Semiconductor and others).

Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа состоит в возможности изготовления мощных кремниевых СВЧ LDMOS транзисторов с улучшенными частотными и энергетическими параметрами, организации их рентабельного промышленного выпуска и создания на основе данных приборов радиоэлектронной аппаратуры нового поколения с более высокими технико-экономическими характеристиками.The technical and economic efficiency of the proposed method consists in the possibility of manufacturing high-power silicon microwave LDMOS transistors with improved frequency and energy parameters, the organization of their cost-effective industrial production and the creation of new generation electronic equipment with higher technical and economic characteristics based on these devices.

Источники информации:Information sources:

1. Патент США №6020611 «Semiconductor component and method of manufacture», опубликован 1.02.2000 г. (аналог).1. US patent No. 6020611 "Semiconductor component and method of manufacture", published 1.02.2000, (analog).

2. Патент США №US 6686627 B2 «Multiple conductive plug structure for lateral RF MOS devices», опубликован 3.02.2004 г. (аналог).2. US patent No.US 6686627 B2 "Multiple conductive plug structure for lateral RF MOS devices", published February 3, 2004 (analogue).

3. Патент США №US 7315062 В2 «Semiconductor device, mask for impurity implantation, and method of fabricating the semiconductor device», опубликован 1.01.2008 г. (прототип).3. US patent No. US 7315062 B2 "Semiconductor device, mask for impurity implantation, and method of fabricating the semiconductor device", published January 1, 2008 (prototype).

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (1)

Способ изготовления СВЧ LDMOS транзисторов, включающий создание сквозных диффузионных истоковых p+-перемычек элементарных транзисторных ячеек в высокоомном эпитаксиальном p--слое исходной кремниевой p+p--подложки, выращивание подзатворного диэлектрика и формирование поликремниевых электродов затвора элементарных ячеек на поверхности высокоомного p--слоя подложки, создание p-карманов элементарных ячеек в высокоомном p--слое подложки посредством внедрения ионов бора в подложку с использованием в качестве защитной маски поликремниевых электродов затвора и слоев фоторезиста и последующего диффузионного перераспределения внедренной примеси, формирование многоступенчатых слаболегированных n--областей стока элементарных ячеек с последовательно возрастающей глубиной и степенью легирования ступеней в направлении от поликремниевого электрода затвора к высоколегированной n+-области стока посредством внедрения ионов фосфора в высокоомный p--слой подложки при использовании в качестве защитной маски поликремниевых электродов затвора и слоев фоторезиста и последующего диффузионного перераспределения внедренной примеси в каждой ступени, создание высоколегированных n+-областей стока и истока элементарных ячеек в высокоомном p--слое подложки посредством внедрения в подложку ионов мышьяка при использовании в качестве защитной маски поликремниевых электродов затвора и слоев фоторезиста и последующего диффузионного перераспределения внедренной примеси, формирование металлических экранов, электродов стока и затвора элементарных ячеек на лицевой стороне подложки и общего металлического электрода истока транзисторной структуры на ее тыльной стороне, отличающийся тем, что после создания p-карманов подзатворный диэлектрик между поликремниевыми электродами затвора элементарных ячеек утоняют до толщины 100-300 Å, на лицевую сторону подложки наносят первый защитный слой фоторезиста, методом фотолитографии вскрывают одновременно два окна в первом защитном слое фоторезиста соответственно в месте дислокации высоколегированных n+-областей стока и истока элементарных ячеек и внедряют через них в подложку ионы фосфора с дозой 0,2-0,6 мкКл/см2 и энергией 80-140 кэВ и ионы мышьяка с дозой 400-500 мкКл/см2 и энергией 40-80 КэВ, затем методом фотолитографии вскрывают второе стоковое окно во втором защитном слое фоторезиста, окаймляющее по периферии первое стоковое окно, и через второе стоковое окно имплантируют в подложку ионы фосфора с той же дозой и энергией, что и в первое стоковое окно, далее методом фотолитографии вскрывают третье стоковое окно в третьем защитном слое фоторезиста, окаймляющее по периферии второе стоковое окно, и через третье стоковое окно внедряют в подложку ионы фосфора с меньшей дозой и энергией, чем во второе стоковое окно, затем аналогичным образом формируют последующие ступени слаболегированных n--областей стока элементарных ячеек, причем в каждую следующую ступень ионы фосфора имплантируют с меньшей дозой и энергией по сравнению с предыдущей, после этого удаляют остатки защитного слоя фоторезиста с лицевой стороны подложки и проводят одновременную диффузионную разгонку внедренных в подложку примесей фосфора и мышьяка. A method of manufacturing microwave LDMOS transistor comprising forming through-diffusion of source p + -peremychek elementary transistor cells in the high-resistivity epitaxial p - -layer initial silicon p + p - -podlozhki, growing gate dielectric and forming polysilicon gate electrodes of the unit cells on the surface of a high-resistance p - - substrate layer, creating p-pockets elementary cells in high-resistance p - -layer substrate by introducing boron ions into the substrate using as a mask the polysilicon protective x gate electrodes and the resist layers and subsequent diffusion of the implanted impurity redistribution, multistage forming lightly doped n - -regions Photo unit cells sequentially with increasing depth and the degree of doping levels in a direction from the polysilicon gate electrode to the n + -region high-flow by introducing phosphorous ions into the high impedance p - -layer substrate when used as a protective mask and the polysilicon gate electrode layers of photoresist and subsequent diffusion of the implanted impurity redistribution in each stage, the creation of high n + source and drain-regions of elementary cells in the high-resistance p - -layer substrate by introducing arsenic ions into the substrate when used as a protective mask and the polysilicon gate electrode layers of photoresist and the subsequent diffusive redistribution of the implanted impurities, the formation of metal screens, drain electrodes and a shutter of unit cells on the front side of the substrate and the common metal electrode the source of the transistor structure on its back side, characterized in that after the creation of p-pockets, the gate dielectric between the polysilicon electrodes of the gate of the unit cells is thinned to a thickness of 100-300 Å, the first protective layer of the photoresist is applied to the front side of the substrate, two windows are opened simultaneously in the photolithography method the first protective layer of the photoresist, respectively, at the location of the highly doped n + -regions of the drain and the source of unit cells and introduce phosphorus ions through them into the substrate with a dose of 0.2-0.6 μC / cm 2 and with an energy of 80-140 keV and arsenic ions with a dose of 400-500 μC / cm 2 and an energy of 40-80 KeV, then the second stock window in the second protective layer of the photoresist bordering the first stock window around the periphery and through the second stock is opened by photolithography a window is implanted with phosphorus ions with the same dose and energy as in the first stock window, then the third stock window in the third protective layer of the photoresist, bordering the second stock window around the periphery, is opened by photolithography, and phosphorus ions are introduced into the substrate through the third stock window ora with a lower dose and energy than in the second stock window, then in a similar manner the subsequent steps of lightly doped n - regions of the runoff of unit cells are formed, moreover, in each next step phosphorus ions are implanted with a lower dose and energy compared to the previous one, after which the residues are removed the protective layer of the photoresist on the front side of the substrate and conduct simultaneous diffusion acceleration of impurities of phosphorus and arsenic embedded in the substrate.
RU2012119673/28A 2012-05-14 2012-05-14 Manufacturing method of shf ldmos transistors RU2498448C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012119673/28A RU2498448C1 (en) 2012-05-14 2012-05-14 Manufacturing method of shf ldmos transistors

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012119673/28A RU2498448C1 (en) 2012-05-14 2012-05-14 Manufacturing method of shf ldmos transistors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2498448C1 true RU2498448C1 (en) 2013-11-10

Family

ID=49683345

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012119673/28A RU2498448C1 (en) 2012-05-14 2012-05-14 Manufacturing method of shf ldmos transistors

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2498448C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2639579C2 (en) * 2016-03-31 2017-12-21 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" Method of manufacturing of powerful silicon shf ldmos transistors with modernized gate node of elementary cells
RU2693506C1 (en) * 2018-10-22 2019-07-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чеченский государственный университет" Semiconductor device manufacturing method
RU2709603C1 (en) * 2019-05-28 2019-12-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чеченский государственный университет" Semiconductor device manufacturing method
RU2743673C1 (en) * 2020-06-22 2021-02-24 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") Powerful hf- and microwave transistor structure

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6020611A (en) * 1998-06-10 2000-02-01 Motorola, Inc. Semiconductor component and method of manufacture
US6686627B2 (en) * 2001-12-26 2004-02-03 Sirenza Microdevices, Inc. Multiple conductive plug structure for lateral RF MOS devices
US7315062B2 (en) * 2004-03-31 2008-01-01 Eudyna Devices Inc. Semiconductor device, mask for impurity implantation, and method of fabricating the semiconductor device
RU2364984C1 (en) * 2008-03-04 2009-08-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Предприятие "Пульсар" Manufacturing method of shf powerful field ldmos transistors

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6020611A (en) * 1998-06-10 2000-02-01 Motorola, Inc. Semiconductor component and method of manufacture
US6686627B2 (en) * 2001-12-26 2004-02-03 Sirenza Microdevices, Inc. Multiple conductive plug structure for lateral RF MOS devices
US7315062B2 (en) * 2004-03-31 2008-01-01 Eudyna Devices Inc. Semiconductor device, mask for impurity implantation, and method of fabricating the semiconductor device
RU2364984C1 (en) * 2008-03-04 2009-08-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Предприятие "Пульсар" Manufacturing method of shf powerful field ldmos transistors

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2639579C2 (en) * 2016-03-31 2017-12-21 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Пульсар" Method of manufacturing of powerful silicon shf ldmos transistors with modernized gate node of elementary cells
RU2693506C1 (en) * 2018-10-22 2019-07-03 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чеченский государственный университет" Semiconductor device manufacturing method
RU2709603C1 (en) * 2019-05-28 2019-12-18 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чеченский государственный университет" Semiconductor device manufacturing method
RU2743673C1 (en) * 2020-06-22 2021-02-24 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") Powerful hf- and microwave transistor structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6472776B2 (en) Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
US9613804B2 (en) Method of manufacturing semiconductor devices which allows reproducible thinning of a semiconductor body of the semiconductor devices
CN107251205A (en) The manufacture method of semiconductor device and semiconductor device
CN106463503A (en) Semiconductor device
CN115241270A (en) Active area design for silicon carbide super junction power devices
DE102010037889B4 (en) LDMOS devices and methods for forming a trench isolation region in an LDMOS device
RU2498448C1 (en) Manufacturing method of shf ldmos transistors
US20070026577A1 (en) High voltage non punch through IGBT for switch mode power supplies
RU2364984C1 (en) Manufacturing method of shf powerful field ldmos transistors
JPS59167066A (en) Vertical type metal oxide semiconductor field effect transistor
CN105070663B (en) A kind of silicon carbide MOSFET raceway groove self-registered technology implementation method
WO2023082657A1 (en) Method for preparing sic mosfet device
DE112013000866T5 (en) SiC device with high reverse voltage, completed by a flattening edge termination
RU2705761C1 (en) Semiconductor device
KR101779224B1 (en) Punch-through semiconductor device and method for producing same
RU2473150C1 (en) Powerful microwave ldmos transistor and method of its manufacturing
CN109509706B (en) Preparation method of silicon carbide diode and silicon carbide diode
CN108257872A (en) The preparation method of SiC bases DI-MOSFET a kind of and SiC bases DI-MOSFET
CN105576032A (en) SiC MOSFET (Silicon Carbide Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) device unit and manufacturing method thereof
CN108054215B (en) Junction field effect transistor and manufacturing method thereof
RU2639579C2 (en) Method of manufacturing of powerful silicon shf ldmos transistors with modernized gate node of elementary cells
RU2535283C1 (en) Manufacturing method of high-power shf ldmos transistors
CN109473485B (en) Silicon carbide diode and preparation method thereof
US20230047121A1 (en) Single sided channel mesa power junction field effect transistor
CN110729307B (en) SiC-SOI device and method for manufacturing the same