RU2522930C2 - Method of thin film transistor manufacturing - Google Patents

Method of thin film transistor manufacturing Download PDF

Info

Publication number
RU2522930C2
RU2522930C2 RU2012149255/28A RU2012149255A RU2522930C2 RU 2522930 C2 RU2522930 C2 RU 2522930C2 RU 2012149255/28 A RU2012149255/28 A RU 2012149255/28A RU 2012149255 A RU2012149255 A RU 2012149255A RU 2522930 C2 RU2522930 C2 RU 2522930C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
silicon
amorphous silicon
film transistor
substrate
Prior art date
Application number
RU2012149255/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012149255A (en
Inventor
Гасан Абакарович Мустафаев
Абдулла Гасанович Мустафаев
Арслан Гасанович Мустафаев
Марьям Мустафаевна Уянаева
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова (КБГУ)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова (КБГУ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова (КБГУ)
Priority to RU2012149255/28A priority Critical patent/RU2522930C2/en
Publication of RU2012149255A publication Critical patent/RU2012149255A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2522930C2 publication Critical patent/RU2522930C2/en

Links

Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: method of thin film transistor manufacturing involves heavy-doped monocrystalline silicon plates of n+ conductivity type as a substrate, silicon dioxide layer of 110 nm thickness grown by thermal oxidation in dry oxygen as gate isolator, further forming of amorphous silicon film of 430 nm thickness in HF glow discharge in silane at substrate temperature of 250°C and implanting fluorine ions with 25 keV energy and 1014-5·1015 cm-2 dose rate. After implanting, samples are annealed in nitrogen medium at 200-220°C for 60 minutes, passivating silicon oxide layer of 150 nm is applied in SiH4 and N2O plasma mix, and phosphorus ions with 30 keV energy and 1016 cm-2 dose rate are implanted to form thin amorphous silicon layer of n+ type.
EFFECT: reduced flaw density, improved fabricability, instrument parameters and quality, increased percentage yield of serviceable devices.
1 tbl

Description

Изобретения относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления тонкопленочных транзисторов с пониженной плотностью дефектов.The invention relates to the field of technology for the production of semiconductor devices, in particular to the technology of manufacturing thin-film transistors with a reduced density of defects.

Известен способ изготовления тонкопленочного транзистора [Заявка 1276765 Япония, МКИ H01L 29/78] путем создания на стеклянной подложке квантово- размерной гетероструктуры Si/Ge/Si, которая покрывается изолирующим слоем. Боковые части структуры легируются фосфором для снижения последовательного сопротивления, а затвор из поликристаллического n-слоя кремния изолируется слоем диоксида кремния. В таких приборах из-за рассогласования кристаллических решеток образуются дефекты, которые ухудшают параметры полупроводниковых приборов.A known method of manufacturing a thin-film transistor [Application 1276765 Japan, MKI H01L 29/78] by creating on a glass substrate a quantum-well heterostructure Si / Ge / Si, which is coated with an insulating layer. The side parts of the structure are doped with phosphorus to reduce the series resistance, and the gate made of a polycrystalline n-layer of silicon is insulated with a layer of silicon dioxide. In such devices, due to the mismatch of the crystal lattices, defects are formed that worsen the parameters of semiconductor devices.

Известен способ изготовления тонкопленочного транзистора [Заявка 225037 Япония, МКИ H01L 21/336] путем последовательного создания на диэлектрической подложке, со сформированными на ней электродами затворов, слоя диэлектрика затвора из нитрида кремния, слоя аморфного кремния, а на участке электрода затвора поверх слоя аморфного кремния формируется область из нитрида кремния. Затем без нарушения вакуума осаждаются слой аморфного кремния 100 нм и слой кремния толщиной 30 нм, легированный фосфором. Электроды истока и стока формируются путем удаления части слоев кремния.A known method of manufacturing a thin-film transistor [Application 225037 Japan, MKI H01L 21/336] by sequentially creating on the dielectric substrate, with the gate electrodes formed on it, a gate dielectric layer of silicon nitride, an amorphous silicon layer, and on a portion of the gate electrode on top of the amorphous silicon layer a silicon nitride region is formed. Then, without breaking the vacuum, a layer of amorphous silicon 100 nm and a silicon layer 30 nm thick doped with phosphorus are deposited. Source and drain electrodes are formed by removing part of the silicon layers.

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

- повышенная плотность дефектов в структурах;- increased density of defects in structures;

- низкая технологичность;- low manufacturability;

- образование механических напряжений.- the formation of mechanical stresses.

Задача, решаемая изобретением: снижение плотности дефектов в полупроводниковых приборах, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышения качества и увеличения процента выхода годных.The problem solved by the invention: reducing the density of defects in semiconductor devices, ensuring manufacturability, improving the parameters of devices, improving quality and increasing the percentage of yield.

Задача решается путем формирования аморфной пленки кремния толщиной 430 нм в ВЧ тлеющем разряде в силане при температуре подложки 250°C и последующей имплантации ионов фтора с энергией 25 кэВ, дозой 1014-5·1015 см-2 и проведения отжига в атмосфере азота при температуре 200-220°C в течение 60 мин. Атомы фтора выступают в качестве междоузельных акцепторов, компенсируя n-примесь атомов фосфора в областях контактов и подавляет диффузию алюминия в процессе активационного отжига.The problem is solved by forming an amorphous silicon film with a thickness of 430 nm in an RF glow discharge in silane at a substrate temperature of 250 ° C and subsequent implantation of fluorine ions with an energy of 25 keV, a dose of 10 14 -5 · 10 15 cm -2 and annealing in a nitrogen atmosphere at temperature of 200-220 ° C for 60 minutes Fluorine atoms act as interstitial acceptors, compensating for the n-impurity of phosphorus atoms in the contact areas and suppresses diffusion of aluminum during activation annealing.

Технология способа состоит в следующем: при изготовлении тонкопленочного транзистора в качестве подложки использовали сильнолегированные монокристаллические пластины кремния n+-типа. Затем выращенный термическим окислением в сухом кислороде при 1000°C слой диоксида кремния толщиной 110 нм использовался в качестве изолятора затвора. В последующем формировали пленки аморфного кремния толщиной 430 нм в ВЧ тлеющем разряде в силане при температуре подложки 250°C и имплантировали ионы фтора с энергией 25 кэВ, дозой 1014-5·1015 см-2. После имплантации образцы отжигались в атмосфере азота при температуре 200-220°C в течение 60 мин, а пассивирующий слой оксида кремния толщиной 150 нм наносили в плазме газовой смеси SiH4 и N2O при температуре 250°C в соотношении газовых потоков 15:85. В этом слое вытравливались окна для контактов истока и стока. Затем для создания тонкого n+ аморфного кремниевого слоя проводилась имплантация ионов фосфора энергией 30 кэВ и дозой 1016 см-2, пластины металлизировались алюминием и на них формировались контакты с использованием фотолитографии. Для формирования омических контактов проводили после имплантационный отжиг при температуре 200°C в течение 30 мин.The technology of the method consists in the following: in the manufacture of a thin-film transistor, highly doped single-crystal n + -type silicon wafers were used as a substrate. Then, a 110 nm thick silicon dioxide layer grown by thermal oxidation in dry oxygen at 1000 ° C was used as a gate insulator. Subsequently, films of amorphous silicon with a thickness of 430 nm were formed in an RF glow discharge in silane at a substrate temperature of 250 ° C and fluorine ions with an energy of 25 keV and a dose of 10 14 -5 · 10 15 cm -2 were implanted. After implantation, the samples were annealed in a nitrogen atmosphere at a temperature of 200-220 ° C for 60 min, and a passivating layer of silicon oxide with a thickness of 150 nm was deposited in a plasma of a gas mixture of SiH 4 and N 2 O at a temperature of 250 ° C in a ratio of gas flows of 15:85 . In this layer, the windows for the contacts of the source and drain were etched. Then, to create a thin n + amorphous silicon layer, phosphorus ions were implanted with an energy of 30 keV and a dose of 10 16 cm -2 , the plates were metallized with aluminum and contacts were formed on them using photolithography. To form ohmic contacts, implantation annealing was performed at a temperature of 200 ° C for 30 min.

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

Параметры п/п структур, изготовленных по стандартной технологииParameters of p / p structures made by standard technology Параметры п/п структур, изготовленных по предлагаемой технологииParameters of p / p structures made by the proposed technology Дрейфовая подвижность, см2/В·сDrift mobility, cm 2 / V · s плотность дефектов, см-2 defect density, cm -2 Дрейфовая подвижность, см2/В·сDrift mobility, cm 2 / V · s плотность дефектов, см-2 defect density, cm -2 2,32,3 4,8·106 4.8 · 10 6 4,74.7 2,5·104 2.5 · 10 4 3,13,1 4,1·106 4.110 6 6,06.0 2,2·104 2.210 4 4,54,5 2,8·106 2,810 6 8,88.8 1,1·104 1,110 4 2,72.7 4,5·106 4,510 6 5,35.3 2,7·104 2.7 · 10 4 4,24.2 3,0·106 3.0 · 10 6 8,18.1 1,3·104 1.3 · 10 4 3,73,7 3,9·106 3.9 · 10 6 7,27.2 1,7·104 1.7 · 10 4 2,92.9 4,2·106 4.210 6 5,55.5 2,0·104 2.0 · 10 4 4,44.4 2,7·106 2.7 · 10 6 8,38.3 1,2·104 1.2 · 10 4 3,83.8 3,7·106 3.7 · 10 6 7,57.5 1,8·104 1.8 · 10 4 2,42,4 4,7·106 4.7 · 10 6 4,64.6 2,4·104 2.4 · 10 4 4,14.1 3,1·106 3.1 · 10 6 7,97.9 1,6·104 1.610 4 3,93.9 4,2·106 4.210 6 7,47.4 2,2·104 2.210 4 2,62.6 4,5·106 4,510 6 4,84.8 2,5·104 2.5 · 10 4 3,33.3 4,0·106 4.0 · 10 6 6,56.5 1,9·104 1.9 · 10 4

Экспериментальные исследования показали, что выход годных приборов, на партии пластин сформированных в оптимальном режиме, увеличился на 17,8%.Experimental studies have shown that the yield of suitable devices on a batch of plates formed in the optimal mode increased by 17.8%.

Технический результат: снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.Effect: reducing the density of defects, ensuring manufacturability, improving the parameters of devices, improving quality and increasing the percentage of yield.

Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной, и соответствовали требованиям.The stability of the parameters over the entire operational temperature range was normal, and met the requirements.

Предлагаемый способ изготовления тонкопленочного транзистора путем формирования аморфной пленки кремния толщиной 430 нм в ВЧ тлеющем разряде в силане при температуре подложки 250°С с последующей имплантацией ионов фтора с энергией 25 кэВ, дозой 1014-5·1015 см-2 и проведения отжига в атмосфере азота при температуре 200-220°С в течение 60 мин позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.The proposed method of manufacturing a thin-film transistor by forming an amorphous silicon film 430 nm thick in an RF glow discharge in a silane at a substrate temperature of 250 ° C, followed by implantation of fluorine ions with an energy of 25 keV, a dose of 10 14 -5 · 10 15 cm -2 and annealing in nitrogen atmosphere at a temperature of 200-220 ° C for 60 minutes allows you to increase the percentage of suitable devices and improve their reliability.

Claims (1)

Способ изготовления тонкопленочного транзистора, включающий формирование электродов затвора, контактов истока и стока, изолирование затвора слоем диоксида кремния, отличающийся тем, что в качестве подложки используют сильнолегированные монокристаллические пластины кремния n+-типа, затем выращенный термическим окислением в сухом кислороде при 1000°С слой диоксида кремния толщиной 110 нм используют в качестве изолятора затвора, в последующем формируют пленки аморфного кремния толщиной 430 нм в ВЧ тлеющем разряде в силане при температуре подложки 250°С и имплантируют ионы фтора с энергией 25 кэВ и дозой 1014-5·1015 см-2 после имплантации образцы отжигают в атмосфере азота при температуре 200-220°С в течение 60 мин, пассивирующий слой оксида кремния толщиной 150 нм наносят в плазме газовой смеси SiH4 и N2O при температуре 250°С в соотношении газовых потоков 15:85, затем для создания тонкого n+ аморфного кремниевого слоя проводят имплантацию ионов фосфора энергией 30 кэВ и дозой 1016 см-2. A method of manufacturing a thin film transistor, including the formation of gate electrodes, source and drain contacts, isolating the gate with a layer of silicon dioxide, characterized in that highly doped single crystal silicon wafers n are used as a substrate+-type, then 110 nm thick silicon dioxide layer grown by thermal oxidation in dry oxygen at 1000 ° C is used as a gate insulator, then films of amorphous silicon 430 nm thick are formed in the RF glow discharge in silane at a substrate temperature of 250 ° C and ions are implanted fluorine with an energy of 25 keV and a dose of 10fourteen-5 · 10fifteen cm-2 after implantation, the samples are annealed in a nitrogen atmosphere at a temperature of 200-220 ° C for 60 min, a passivating layer of silicon oxide with a thickness of 150 nm is deposited in a plasma of a SiH gas mixturefour and N2O at a temperature of 250 ° C in a ratio of gas flows of 15:85, then to create a thin n+ amorphous silicon layer implantation of phosphorus ions with an energy of 30 keV and a dose of 1016 cm-2.
RU2012149255/28A 2012-11-19 2012-11-19 Method of thin film transistor manufacturing RU2522930C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012149255/28A RU2522930C2 (en) 2012-11-19 2012-11-19 Method of thin film transistor manufacturing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012149255/28A RU2522930C2 (en) 2012-11-19 2012-11-19 Method of thin film transistor manufacturing

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012149255A RU2012149255A (en) 2014-05-27
RU2522930C2 true RU2522930C2 (en) 2014-07-20

Family

ID=50775050

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012149255/28A RU2522930C2 (en) 2012-11-19 2012-11-19 Method of thin film transistor manufacturing

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2522930C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2629655C2 (en) * 2016-02-24 2017-08-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Manufacturing method of semiconductor structure
RU2660212C1 (en) * 2017-02-08 2018-07-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Method for manufacturing dielectric insulation
RU2696356C1 (en) * 2018-12-26 2019-08-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чеченский государственный университет" Method for manufacturing of thin-film transistor
RU2798455C1 (en) * 2022-06-10 2023-06-23 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Чеченский Государственный Университет Имени Ахмата Абдулхамидовича Кадырова" Method for manufacturing thin film transistor

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2035800C1 (en) * 1992-04-13 1995-05-20 Малое научно-производственное предприятие "ЭЛО" Process of manufacture of thin-film transistors
RU2069417C1 (en) * 1994-06-08 1996-11-20 Акционерное общество открытого типа "Научно-исследовательский институт молекулярной электроники и завод "Микрон" Method for producing thin-film transistor arrays of liquid-crystal screens
US6458636B1 (en) * 1998-08-27 2002-10-01 Lg. Philips Lcd Co., Ltd. Method for forming polycrystalline silicon layer and method for fabricating thin film transistor
US6869834B2 (en) * 2002-10-09 2005-03-22 Toppoly Optoelectronics Corp. Method of forming a low temperature polysilicon thin film transistor
US6943371B2 (en) * 2003-05-30 2005-09-13 Industrial Technology Research Institute Thin film transistor and fabrication method for same
US7018875B2 (en) * 2002-07-08 2006-03-28 Viciciv Technology Insulated-gate field-effect thin film transistors
US7795082B2 (en) * 2006-05-18 2010-09-14 Samsung Mobile Display Co., Ltd. Method of fabricating thin film transistor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2035800C1 (en) * 1992-04-13 1995-05-20 Малое научно-производственное предприятие "ЭЛО" Process of manufacture of thin-film transistors
RU2069417C1 (en) * 1994-06-08 1996-11-20 Акционерное общество открытого типа "Научно-исследовательский институт молекулярной электроники и завод "Микрон" Method for producing thin-film transistor arrays of liquid-crystal screens
US6458636B1 (en) * 1998-08-27 2002-10-01 Lg. Philips Lcd Co., Ltd. Method for forming polycrystalline silicon layer and method for fabricating thin film transistor
US7018875B2 (en) * 2002-07-08 2006-03-28 Viciciv Technology Insulated-gate field-effect thin film transistors
US6869834B2 (en) * 2002-10-09 2005-03-22 Toppoly Optoelectronics Corp. Method of forming a low temperature polysilicon thin film transistor
US6943371B2 (en) * 2003-05-30 2005-09-13 Industrial Technology Research Institute Thin film transistor and fabrication method for same
US7795082B2 (en) * 2006-05-18 2010-09-14 Samsung Mobile Display Co., Ltd. Method of fabricating thin film transistor

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2629655C2 (en) * 2016-02-24 2017-08-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Manufacturing method of semiconductor structure
RU2660212C1 (en) * 2017-02-08 2018-07-05 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) Method for manufacturing dielectric insulation
RU2696356C1 (en) * 2018-12-26 2019-08-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чеченский государственный университет" Method for manufacturing of thin-film transistor
RU2798455C1 (en) * 2022-06-10 2023-06-23 Федеральное Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Чеченский Государственный Университет Имени Ахмата Абдулхамидовича Кадырова" Method for manufacturing thin film transistor
RU2817080C1 (en) * 2023-12-20 2024-04-09 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" Method of producing locally doped silicon film with given characteristics for microelectronic devices

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012149255A (en) 2014-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2522930C2 (en) Method of thin film transistor manufacturing
RU2584273C1 (en) Method of making semiconductor device
RU2466476C1 (en) Method of making semiconductor device
RU2671294C1 (en) Method for making semiconductor device
RU2515334C1 (en) Method of making thin-film transistor
RU2633799C1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
RU2688851C1 (en) Semiconductor device manufacturing method
RU2674413C1 (en) Method for making semiconductor device
RU2621372C2 (en) Method of semiconductor device manufacturing
RU2476955C2 (en) Method for formation of semiconductor device alloyed areas
RU2445722C2 (en) Method of making semiconductor structure
RU2596861C1 (en) Method of making semiconductor device
RU2748455C1 (en) Method for manufacturing semiconductor device
RU2428764C1 (en) Manufacturing method of semiconductor device
RU2785083C1 (en) Method for manufacturing a semiconductor device
RU2388108C1 (en) Method of making semiconductor device
RU2641617C1 (en) Method of manufacturing semiconductor device
RU2431904C2 (en) Method for manufacturing of semiconductor device
RU2723982C1 (en) Semiconductor device manufacturing method
RU2586444C1 (en) Method of making semiconductor device
RU2819702C1 (en) Method of making a thin-film transistor
RU2749493C1 (en) Method for manufacturing a thin-film transistor
RU2804604C1 (en) Method for manufacturing of semiconductor device
RU2785122C1 (en) Method for manufacturing a radiation-resistant semiconductor instrument
RU2629655C2 (en) Manufacturing method of semiconductor structure

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151120