RU2674413C1 - Method for making semiconductor device - Google Patents
Method for making semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2674413C1 RU2674413C1 RU2017147152A RU2017147152A RU2674413C1 RU 2674413 C1 RU2674413 C1 RU 2674413C1 RU 2017147152 A RU2017147152 A RU 2017147152A RU 2017147152 A RU2017147152 A RU 2017147152A RU 2674413 C1 RU2674413 C1 RU 2674413C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tantalum
- increase
- technology
- semiconductor device
- manufacturing
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 5
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 arsenic ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
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
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области технологии производства полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления подзатворного диэлектрика с пониженной плотностью дефектов.The invention relates to the field of production technology of semiconductor devices, in particular to a technology for manufacturing a gate dielectric with a reduced defect density.
Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Пат. 4985739 США, МКИ HO1L 29/80] путем формирования верхнего и нижнего изолирующих друг от друга затворов. В полевых транзисторах использована структура, в которой одна система областей сток-исток окружает другую систему областей сток-исток. Нижний затвор - скрытый, верхний - соединяется с контактной площадкой через диффузионный барьер для предотвращения проникновения металла в структуру. Область канала в экранирующие области формируют с помощью ионной имплантации. В таких полупроводниковых структурах из-за возникновения механических напряжений ухудшаются параметры приборов.A known method of manufacturing a semiconductor device [US Pat. 4985739 USA, MKI HO1L 29/80] by forming the upper and lower isolating gates from each other. Field effect transistors use a structure in which one system of drain-source regions surrounds another system of drain-source regions. The lower shutter - hidden, the upper - is connected to the contact area through a diffusion barrier to prevent the penetration of metal into the structure. The channel region in the shielding region is formed by ion implantation. In such semiconductor structures, due to the occurrence of mechanical stresses, the parameters of the devices deteriorate.
Известен способ изготовления полупроводникового прибора [Пат. 5100820 США, МКИ HOIL 21/336] в которой поверхность р-кремниевой подложки, содержащий изолирующие области защитного слоя оксида последовательно покрывается слоями подзатворного оксида кремния, затвора n+ типа поликристаллического кремния и верхнего оксида кремния. Область будущего затвора маскируется слоем нитрида кремния. Структура подвергается термическому окислению во влажном кислороде при повышенном давлении и в последующем формируют слой затвора. Структура последовательно имплантируется ионами мышьяка с использованием слоев защитного оксида кремния и нитрида кремния в качестве маски для формирования n+ областей истока-стока, а затем - ионами р+ с целью формирования n- областей истока-стока с плавным профилем легирования. Поверхность пассивируется слоем борофосфорносиликатного стекла, в котором вскрываются контактные окна под алюминий.A known method of manufacturing a semiconductor device [US Pat. 5100820 USA, MKI HOIL 21/336] in which the surface of the p-silicon substrate containing the insulating regions of the oxide protective layer is sequentially coated with layers of gate silicon oxide, an n + type gate of polycrystalline silicon and upper silicon oxide. The future shutter area is masked by a layer of silicon nitride. The structure undergoes thermal oxidation in moist oxygen at elevated pressure and subsequently forms a shutter layer. The structure is sequentially implanted with arsenic ions using protective silicon oxide and silicon nitride layers as a mask to form n + source-drain areas, and then p + ions to form n-source drain areas with a smooth doping profile. The surface is passivated by a layer of borophosphorosilicate glass, in which contact windows for aluminum are opened.
Недостатками способа являются:The disadvantages of the method are:
- повышенная плотность дефектов в полупроводниковых структурах;- increased density of defects in semiconductor structures;
- образование механических напряжений;- formation of mechanical stresses;
- низкая технологичность.- low manufacturability.
Задача, решаемая изобретением: снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров приборов, повышение качества и увеличение процента выхода годных.The problem solved by the invention: reducing the density of defects, ensuring manufacturability, improving the parameters of devices, improving quality and increasing the percentage of yield.
Задача решается созданием подзатворного диэлектрика путем формирования пленки тантала толщиной 28 нм со скоростью осаждения 30 нм/мин на подложку, нагретую до 70°С, в вакууме при давлении 10-6-10-7 мм рт.ст. на пластине кремния р-типа проводимости с ориентацией (100) с последующим окислением в кислороде при температуре 530°С в течение 15 мин. и формированием окисла тантала Та2О5 толщиной 60 нм с последующим термическим отжигом при температуре 700°С в инертной среде в течение 5 мин.The problem is solved by creating a gate dielectric by forming a 28 nm thick tantalum film with a deposition rate of 30 nm / min on a substrate heated to 70 ° C in vacuum at a pressure of 10 -6 -10 -7 mm Hg. on a p-type silicon wafer with a (100) orientation followed by oxidation in oxygen at a temperature of 530 ° C for 15 min. and the formation of tantalum oxide Ta 2 O 5 with a thickness of 60 nm, followed by thermal annealing at a temperature of 700 ° C in an inert medium for 5 min.
Технология способа состоит в следующем: на пластине кремния р-типа проводимости с ориентацией (100) формируют пленку тантала толщиной 28 нм со скоростью осаждения 30 нм/мин, на подложку нагретую до 70°С, в вакууме при давлении 10-6-10-7 мм рт. ст. Затем проводят окисление в кислороде при температуре 530°С в течение 15 мин. и формируют окисел тантала Та2С5 толщиной 60 нм, с последующим термическим отжигом при температуре 700°С в инертной среде в течение 5 мин. Улучшение параметров полупроводниковой структуры связано с тем, что окисел тантала Та2O5 содержит электронные ловушки. Все это улучшает структуру, уменьшает число ловушек для носителей заряда вблизи границы раздела. Активные области полупроводникового прибора формировались стандартным способом.The technology of the method consists in the following: on a p-type silicon wafer with a (100) orientation, a tantalum film of 28 nm thickness is formed with a deposition rate of 30 nm / min, heated to a substrate at 70 ° C, in a vacuum at a pressure of 10 -6 -10 - 7 mmHg Art. Then carry out the oxidation in oxygen at a temperature of 530 ° C for 15 minutes and form tantalum oxide Ta 2 C 5 with a thickness of 60 nm, followed by thermal annealing at a temperature of 700 ° C in an inert medium for 5 minutes. The improvement in the parameters of the semiconductor structure is due to the fact that tantalum oxide Ta 2 O 5 contains electronic traps. All this improves the structure, reduces the number of traps for charge carriers near the interface. Active areas of the semiconductor device were formed in a standard way.
По предлагаемому способу были изготовлены и исследованы полупроводниковые приборы. Результаты обработки представлены в Таблице 1.According to the proposed method, semiconductor devices were manufactured and investigated. The processing results are presented in Table 1.
Экспериментальные исследования показали, что выход годных полупроводниковых приборов, на партии пластин сформированных в оптимальном режиме увеличился на 15,5%.Experimental studies have shown that the yield of suitable semiconductor devices on a batch of wafers formed in the optimal mode increased by 15.5%.
Технический результат: снижение плотности дефектов, обеспечение технологичности, улучшение параметров структур, повышение качества и увеличения процента выхода годных.Effect: reducing the density of defects, ensuring manufacturability, improving the parameters of structures, improving quality and increasing the percentage of yield.
Стабильность параметров во всем эксплуатационном интервале температур была нормальной и соответствовала требованиям.The stability of the parameters over the entire operating temperature range was normal and consistent with the requirements.
Предложенный способ изготовления полупроводникового прибора позволяет повысить процент выхода годных приборов и улучшить их надежность.The proposed method of manufacturing a semiconductor device can increase the percentage of suitable devices and improve their reliability.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017147152A RU2674413C1 (en) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Method for making semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017147152A RU2674413C1 (en) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Method for making semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2674413C1 true RU2674413C1 (en) | 2018-12-07 |
Family
ID=64603862
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017147152A RU2674413C1 (en) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Method for making semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2674413C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2710005C1 (en) * | 2019-04-26 | 2019-12-23 | Акционерное общество "ОКБ-Планета" АО "ОКБ-Планета" | Method of mounting semiconductor chips in a housing |
RU2717149C1 (en) * | 2019-05-13 | 2020-03-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Semiconductor device manufacturing method |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6114735A (en) * | 1999-07-02 | 2000-09-05 | Micron Technology, Inc. | Field effect transistors and method of forming field effect transistors |
US20040104433A1 (en) * | 2002-04-05 | 2004-06-03 | International Business Machines Corporation | Method and structure of a disposable reversed spacer process for high performance recessed channel CMOS |
EP1435663A2 (en) * | 2003-01-03 | 2004-07-07 | Texas Instruments Inc. | PMOS transistor and method for forming the same |
RU2237947C1 (en) * | 2003-05-22 | 2004-10-10 | Валиев Камиль Ахметович | Method for manufacturing semiconductor device with gate electrode of nanometric length |
RU2450385C1 (en) * | 2010-10-13 | 2012-05-10 | Открытое акционерное общество "НИИ молекулярной электроники и завод "Микрон" | Composition of gas mixture to form tantalum nitride metal gate by plasma etch chemistry |
RU2504861C1 (en) * | 2012-06-05 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технологический институт Российской академии наук | Method of making field-effect nanotransistor with schottky contacts with short nanometre-length control electrode |
RU2012150647A (en) * | 2012-11-26 | 2014-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" | EMBEDDED VLSI CMOS / KNI TECHNOLOGY "MRAM" AND METHOD FOR ITS MANUFACTURING (OPTIONS) |
RU2626392C1 (en) * | 2016-06-17 | 2017-07-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технологический институт Российской академии наук | Tunnel unalloyed multi-shear field nanotransistor with contacts of schottky |
-
2017
- 2017-12-29 RU RU2017147152A patent/RU2674413C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6114735A (en) * | 1999-07-02 | 2000-09-05 | Micron Technology, Inc. | Field effect transistors and method of forming field effect transistors |
US20040104433A1 (en) * | 2002-04-05 | 2004-06-03 | International Business Machines Corporation | Method and structure of a disposable reversed spacer process for high performance recessed channel CMOS |
EP1435663A2 (en) * | 2003-01-03 | 2004-07-07 | Texas Instruments Inc. | PMOS transistor and method for forming the same |
RU2237947C1 (en) * | 2003-05-22 | 2004-10-10 | Валиев Камиль Ахметович | Method for manufacturing semiconductor device with gate electrode of nanometric length |
RU2450385C1 (en) * | 2010-10-13 | 2012-05-10 | Открытое акционерное общество "НИИ молекулярной электроники и завод "Микрон" | Composition of gas mixture to form tantalum nitride metal gate by plasma etch chemistry |
RU2504861C1 (en) * | 2012-06-05 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технологический институт Российской академии наук | Method of making field-effect nanotransistor with schottky contacts with short nanometre-length control electrode |
RU2012150647A (en) * | 2012-11-26 | 2014-06-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" | EMBEDDED VLSI CMOS / KNI TECHNOLOGY "MRAM" AND METHOD FOR ITS MANUFACTURING (OPTIONS) |
RU2626392C1 (en) * | 2016-06-17 | 2017-07-26 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технологический институт Российской академии наук | Tunnel unalloyed multi-shear field nanotransistor with contacts of schottky |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2710005C1 (en) * | 2019-04-26 | 2019-12-23 | Акционерное общество "ОКБ-Планета" АО "ОКБ-Планета" | Method of mounting semiconductor chips in a housing |
RU2717149C1 (en) * | 2019-05-13 | 2020-03-18 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова" (КБГУ) | Semiconductor device manufacturing method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20090134402A1 (en) | Silicon carbide mos field-effect transistor and process for producing the same | |
US7507632B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
RU2674413C1 (en) | Method for making semiconductor device | |
RU2584273C1 (en) | Method of making semiconductor device | |
US20180261515A1 (en) | Semiconductor structures and fabrication methods thereof | |
RU2688851C1 (en) | Semiconductor device manufacturing method | |
RU2677500C1 (en) | Method for making semiconductor device | |
RU2671294C1 (en) | Method for making semiconductor device | |
RU2522930C2 (en) | Method of thin film transistor manufacturing | |
RU2734094C1 (en) | Semiconductor device manufacturing method | |
RU2515334C1 (en) | Method of making thin-film transistor | |
RU2596861C1 (en) | Method of making semiconductor device | |
KR101088712B1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
RU2688864C1 (en) | Semiconductor device manufacturing method | |
US20010044191A1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
RU2688874C1 (en) | Semiconductor device manufacturing method | |
RU2641617C1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
RU2610056C1 (en) | Method of making semiconductor device | |
RU2723982C1 (en) | Semiconductor device manufacturing method | |
RU2748455C1 (en) | Method for manufacturing semiconductor device | |
RU2785083C1 (en) | Method for manufacturing a semiconductor device | |
KR100850138B1 (en) | Gate dielectric layer of semiconductor device and method for forming the same | |
RU2606246C2 (en) | Method of making semiconductor device | |
RU2522182C1 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
RU2688861C1 (en) | Semiconductor device manufacturing method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201230 |