RU2674413C1 - Method for making semiconductor device - Google Patents

Method for making semiconductor device Download PDF

Info

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
Application number
RU2017147152A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Асламбек Идрисович Хасанов
Арслан Гасанович Мустафаев
Гасан Абакарович Мустафаев
Руслан Азаевич Кутуев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чеченский государственный университет"
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 образования "Чеченский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чеченский государственный университет"
Priority to RU2017147152A priority Critical patent/RU2674413C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2674413C1 publication Critical patent/RU2674413C1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture 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
    • H01L21/18Manufacture 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
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment 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

FIELD: instrumentation; technological processes.SUBSTANCE: invention relates to the field of manufacturing technology of semiconductor devices, in particular, to the technology of manufacturing a gate dielectric with a low defect density. Technology of the method consists in the following: tantalum film with a thickness of 28 nm is formed on a p-type silicon wafer with orientation (100) with a deposition rate of 30 nm/min, on a substrate heated to 70 °C, in vacuum at a pressure of 10–10mmHg. Carry out the oxidation in oxygen at a temperature of 530 °C for 15 min and form the oxide of tantalum TaO60 nm thick, followed by thermal annealing at 700 °C in an inert atmosphere for 5 min. Improvement of the semiconductor structure parameters is due to the fact that tantalum oxide TaOcontains electronic traps. Improved structure, reduced number of traps for charge carriers near the interface is provided. Active areas of the semiconductor device are formed in a standard way.EFFECT: invention provides a decrease in the density of defects, an increase in processability, an improvement in the parameters of devices, an increase in quality, and an increase in the percentage of yield.1 cl, 1 tbl

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.

Figure 00000001
Figure 00000001

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)

Способ изготовления полупроводникового прибора, включающий процессы формирования областей стока, истока, затвора и подзатворного диэлектрика, отличающийся тем, что подзатворный диэлектрик формируют путем создания 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 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.A method of manufacturing a semiconductor device, including processes for the formation of drain, source, gate and gate dielectric regions, characterized in that the gate dielectric is formed by creating a tantalum film 28 nm thick 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 silicon wafer, 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.
RU2017147152A 2017-12-29 2017-12-29 Method for making semiconductor device RU2674413C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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