RU2698574C1 - Способ изготовления полупроводниковой структуры, выступающей из монолитного кремниевого тела - Google Patents
Способ изготовления полупроводниковой структуры, выступающей из монолитного кремниевого тела Download PDFInfo
- Publication number
- RU2698574C1 RU2698574C1 RU2018141918A RU2018141918A RU2698574C1 RU 2698574 C1 RU2698574 C1 RU 2698574C1 RU 2018141918 A RU2018141918 A RU 2018141918A RU 2018141918 A RU2018141918 A RU 2018141918A RU 2698574 C1 RU2698574 C1 RU 2698574C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- mask
- semiconductor structure
- etching
- photolithography
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 41
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 15
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 51
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 claims 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 9
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- AHKZTVQIVOEVFO-UHFFFAOYSA-N oxide(2-) Chemical compound [O-2] AHKZTVQIVOEVFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- -1 dielectric Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
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)
- Element Separation (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу изготовления полупроводниковой структуры, выступающей из монолитного кремниевого тела, для формирования активных и пассивных элементов интегральных схем. Сущность изобретения заключается в способе изготовления маски для травления вертикальной полупроводниковой структуры путем нанесения первого слоя материала (полупроводник, металл, диэлектрик, силициды и т.д.) на поверхность подложки. Затем с помощью фотолитографии формируют окошки в виде квадрата или прямоугольника, после чего травят этот слой, затем на этот слой наносят второй слой материала (полупроводник, металл, диэлектрик, силициды и т.д.), после чего на поверхность наносят третий слой материала, являющийся маской по отношению к первым двум слоям (полупроводник, металл, диэлектрик, силициды и т.д.), и с помощью химико-механической полировки удаляют третий слой материала, затем, используя оставшуюся часть третьего слоя как маску, удаляют как первый, так и второй слой материала, потом удаляют третий слой материала. Структура второго слоя любой формы, например в виде прямоугольника размером меньше чем это позволяет достичь фотолитография, используется как маска для получения вертикальной полупроводниковой структуры. Изобретение обеспечивает уменьшение размера и упрощение технологии изготовления вертикальной полупроводниковой структуры. 8 ил., 2 табл.
Description
Область применения способа
Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении активных и пассивных элементов, в том числе транзисторов, интегральных схем, многокристальных модулей, 3D- конструкций.
Уровень техники
Известен способ изготовления вертикальной полупроводниковой структуры «Способ формирования ребер в устройстве фин с использованием углеродного слоя» патент США 6,645,797 от 11 ноября 2003 года, авторы Буйновски М.С.и соавторы [1], для формирования активных и пассивных элементов интегральных схем, конструкция которых содержит вертикально ориентированную относительно плоскости полупроводниковой пластины область канала, сформированную методом фотолитографии с последующим химическим или плазмохимическим травлением полупроводниковой пластины. В патенте США 6,645,797 на кремниевой подложке наносится изолирующий слой, сверх него наносится проводящий слой, который в дальнейшем используется как теплоизоляционный слой. Затем поверх этого слоя наносится аморфный углеродный слой и на слое аморфного углерода, формируется жесткая маска из нитрида кремния. Далее с помощью плазмохимического травления (ПХТ) травится слой жесткой маски и аморфного слоя углерода на определенной ширине. С помощью травления уменьшается ширина аморфного слоя углерода и наносится слой окисла, чтобы изолировать эту структуру. Затем, удаляя часть оксида, жесткой маски и аморфного углерода, формируется отверстия шириной 25-45 нм и высотой 100 нм. После этого удаляется оставшаяся часть оксидного слоя. Затем заполняется этот проем проводящим материалом из легированного поликремния. Далее, посредством удаления оставшейся часть оксидного слоя и токопроводящего слоя формируется (ФИН) структура в виде столбика прямоугольной формы.
Предлагаемый способ не позволяет получить монокристаллическую структуру, поскольку ее получают с помощью осаждения. Полученный (ФИН) столбик прямоугольной формы из поликристаллического кремния имеет размер 25 нм поскольку уменьшение размера (ФИН) столбика связано с травлением аморфного углерода, это приводит к осложнению технологии и не позволяет уменьшить размер (ФИН) структуры меньше 25 нм.
Патент США 4,648,173 от 10 марта 1987 года, Малавия; Шаши Д. [2], являющимся прототипом данного изобретения.
Изготовление субмикронной монокристаллической кремниевой структуры, торчащей из монолитного кремниевого тела.
Авторами патента был предложен способ изготовления вертикального кремниевого МОП - транзистора, а также и биполярного транзистора на основе монокристаллического кремневого столбика, торчащего из монолитно-кремниевой подложки (фиг. 8). Монокристаллическая кремниевая структура в виде Н-образной формы имеет р - область, которая формируется с помощью ПХТ. Используя боковые окисные слои, а также ПХТ, формируют П-образную структуру, чтобы в дальнейшем в таких структурах формировать как биполярный, так и МОП-транзистор с вертикальны каналом. Поскольку размер таких столбиков зависит от возможностей фотолитографии, то уменьшение размера таких столбиков меньше, чем позволяет фотолитография, технологически невозможно.
К недостаткам этого известного способа следует отнести ограниченная возможность уменьшения размера монокристаллического кремниевого столбика, поскольку это зависит от возможности фотолитографии.
Задачей изобретения является
Задачей изобретения является уменьшение размера и упрощение технологииизготовления вертикальной полупроводниковой структуры для формирования активных и пассивных элементов интегральных схем за счет того, что после травления первого слоя материала (металл, полупроводник, диэлектрик, силициды и т.д.) осаждается второй слой материала (металл, полупроводник, диэлектрик, силициды и т.д.) сверх первого слоя, а затем осаждается третий слой материала, являющийся маской по отношению к первым двум слоям (металл, полупроводник, диэлектрик, силициды и т.д.), и с помощью химико-механической полировки удаляется третий слой, затем используя оставшуюся часть третьего слоя как маску удаляется как первый, так и второй слои материала, а потом травится третий слой материала, оставшаяся часть материала второго слоя размером меньше, чем это позволяет достигать фотолитография, используется как маска для травления вертикальной полупроводниковой структуры.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в способе изготовления вертикальной полупроводниковой структуры выступающей из монолитного кремниевого тела, включающий формирование на полупроводниковой подложке второго слоя материала как маски для травления вертикального столбика, являющимся телом вертикальной полупроводниковой структуры (в том числе и транзисторной), отличающийся тем, что с целью уменьшения размера и вертикальной полупроводниковой структуры меньше, чем это достижимо с помощью фотолитографии, после травления первого слоя материала, осаждается второй слой материала и осаждается третий слой материала, после чего с помощью химико-механической полировки удаляется третий слой материала, затем, используя оставшийся часть третьего слоя как маска, удаляется как первый, так и второй слой материала а потом травится третий слой, оставшийся слой второго материала размером меньше, чем позволяет достигать фотолитография, используется как маска для травления вертикальной полупроводниковой структуры.
Упрощение технологии при изготовлении вертикальной полупроводниковой структуры связано тем, что в данном способе используются нанесение и травление SiO2, поликремния и вольфрама, известным технологическим способом и не требуются дополнительные боковые подтравливания в виде П-образной структуры как в прототипе.
Сущность предложенного способа
Сущность предложенного способа заключается в следующем: уменьшение размера и упрощение технологии изготовления вертикальной полупроводниковой структуры за счет того, что после травление первого слоя материала осаждается второй слой материала сверх первого слоя, а затем осаждается третий слой материала, и с помощью химико-механической полировки удаляется третий слой материала, затем, используя оставшийся часть третьего слоя как маска, удаляется как первый, так и второй слои материала, а потом травится третий слой материала, оставшийся слой второго материала размером меньше, чем позволяет достигать фотолитография, используется как маска для травления вертикальной полупроводниковой структуры, достижение технического результата показано в таблице 1.
Размер X (см. Фиг. 4) вычисляется по формуле:
X=У-2Z
X - Размер выемки (маска) для формирования канала транзистора, полученного с помощью способа.
Y - Размер выемки (маска) для формирования канала транзистора, полученного с помощью фотолитографии.
Z - Зависит от многих факторов, в том числе от толщины H1 (первый слой материала), Н2 (второй слой материала), от используемого материала, а также от условий технологических режимов обработки, так и состава используемых слоев.
Примерно ширина слоя Z меньше 1-25% от толщины слоя Н2.
Значение связанной между X, Y, Z, H1, H2 показано на таблице 2.
Описание чертежей
Краткое описание чертежей: Изобретение иллюстрируется следующими чертежами:
Фиг. 1 Полупроводниковая пластина (4); первый слой материала (полупроводник,
металл, диэлектрик, силициды и т.д.) (1).
Фиг. 2 Полупроводниковая пластина (4); первый слой материала (1); второй слой материала (полупроводник, металл, диэлектрик, силициды и т.д.) (2).
Фиг. 3 Полупроводниковая пластина (4); первый слой материала (1); Второй слой материала (2); третий слой материала (полупроводник, металл, диэлектрик, силициды и т.д.) (5).
Фиг. 4 Полупроводниковая пластина (4); первый слой материала (1); второй слой материала (2); третий слой материала, конфигурация как маска для травления, как первого, так и второго слоев материала (3).
Фиг. 5 полупроводниковая пластина (4); второй слой материала (2); третий слой, конфигурация третьего слоя материала, как маска для травления, как первого, так и второго слоев материала (3).
Фиг. 6 Полупроводниковая пластина (4); Второй слой материала, как маска для травления кремния (2).
Фиг. 7 Полупроводниковая пластина (4): Столбик на подложке (6): Второй слой материала (2).
Фиг. 8 Прототип: кремниевая подложка (7), вертикальный столбик (8)
Пример осуществления изобретения
Предложен способ изготовления полупроводниковой структуры, выступающей из монолитного кремниевого тела заключающийся в том, что формирование на поверхности кремниевой пластины первого слоя окисла кремния (1) толщиной 50 нм, затем с помощью фотолитографии вскрываем окошки любой формы, например квадратной формы размером 50× 100 нм. Потом на поверхность этого слоя наносим второй слой окисла (2) толщиной 60 нм. После чего на этой поверхности наносим слой W (вольфрам) толщиной 50 нм. С помощью химико-механической полировки (ХМП) удаляем W, после чего оставшийся W в виде столбика высотой 50 нм (3) остается на окисле. Используя W как маску с помощью плазмохимического травления (ПХТ) удаляется первый (1) и второй (2) слой окисла, затем с помощью ПХТ удаляется W (3). На поверхности кремния (4) остается слой окисла прямоугольник (2) размером 20×40 нм. Используя окисел (2) как маску, травим кремний (4) толщиной 200 нм (при этом уход размера по вертикальной поверхности составляет менее 1%) и формируем вертикальную полупроводниковую структуру (6). Используя фотолитографический размер 50 нм с помощью предлагаемого способа получается слой (2) как маска для травления кремния меньшего размера 20 нм.
Литература
1. Патент США 6,645,797 от 11 ноября 2003 года, авторы: Буйновски М.С.и соавторы. [1]
2. Патент США 4,648,173 от 10 марта 1987 года: Малавия С.Д., Шашин Д. (Хоупвелл - Джанкшн, Нью-Йорк. [2]
Claims (1)
- Способ изготовления полупроводниковой структуры, выступающей из монолитного кремниевого тела, включающий формирование на полупроводниковой подложке окисла, фотолитографию, травление окисла, который является маской для травления вертикального столбика полупроводниковой структуры, отличающийся тем, что с целью уменьшения размера и упрощения технологии изготовления вертикальной полупроводниковой структуры для формирования активных и пассивных элементов интегральных схем меньше чем это достижимо с помощью фотолитографии после травления первого слоя материала осаждается второй слой материала и осаждается третий слой материала, после чего с помощью химико-механической полировки удаляется третий слой материала, затем, используя оставшуюся часть третьего слоя как маску, удаляется как первый, так и второй слои материала, а потом травится третий слой материала, оставшаяся часть материала второго слоя размером меньше чем это позволяет достигать фотолитография используется как маска для травления вертикальной полупроводниковой структуры.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018141918A RU2698574C1 (ru) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Способ изготовления полупроводниковой структуры, выступающей из монолитного кремниевого тела |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018141918A RU2698574C1 (ru) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Способ изготовления полупроводниковой структуры, выступающей из монолитного кремниевого тела |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2698574C1 true RU2698574C1 (ru) | 2019-08-28 |
Family
ID=67851613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018141918A RU2698574C1 (ru) | 2018-11-28 | 2018-11-28 | Способ изготовления полупроводниковой структуры, выступающей из монолитного кремниевого тела |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2698574C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2767484C1 (ru) * | 2021-05-31 | 2022-03-17 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Монолит" | Способ изготовления контактных окон с уменьшенным размером для полупроводниковых приборов |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4508579A (en) * | 1981-03-30 | 1985-04-02 | International Business Machines Corporation | Lateral device structures using self-aligned fabrication techniques |
| US4648173A (en) * | 1985-05-28 | 1987-03-10 | International Business Machines Corporation | Fabrication of stud-defined integrated circuit structure |
| US6645797B1 (en) * | 2002-12-06 | 2003-11-11 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method for forming fins in a FinFET device using sacrificial carbon layer |
| RU2451368C2 (ru) * | 2007-07-17 | 2012-05-20 | Нексеон Лимитед | Способ изготовления структурированных частиц, состоящих из кремния или материала на основе кремния, и их применение в перезаряжаемых литиевых батареях |
| RU2457581C2 (ru) * | 2006-12-22 | 2012-07-27 | ФИЛИПС ЛЬЮМИЛДЗ ЛАЙТИНГ КОМПАНИ, ЭлЭлСи | Светоизлучающий прибор на основе нитрида элемента iii группы со светоизлучающим слоем с уменьшенными напряжениями (варианты) |
| RU2603083C2 (ru) * | 2011-09-19 | 2016-11-20 | Энститю Кюри | Устройство для направления миграции клеток и способ направления миграции клеток посредством такого устройства |
-
2018
- 2018-11-28 RU RU2018141918A patent/RU2698574C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4508579A (en) * | 1981-03-30 | 1985-04-02 | International Business Machines Corporation | Lateral device structures using self-aligned fabrication techniques |
| US4648173A (en) * | 1985-05-28 | 1987-03-10 | International Business Machines Corporation | Fabrication of stud-defined integrated circuit structure |
| US6645797B1 (en) * | 2002-12-06 | 2003-11-11 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method for forming fins in a FinFET device using sacrificial carbon layer |
| RU2457581C2 (ru) * | 2006-12-22 | 2012-07-27 | ФИЛИПС ЛЬЮМИЛДЗ ЛАЙТИНГ КОМПАНИ, ЭлЭлСи | Светоизлучающий прибор на основе нитрида элемента iii группы со светоизлучающим слоем с уменьшенными напряжениями (варианты) |
| RU2451368C2 (ru) * | 2007-07-17 | 2012-05-20 | Нексеон Лимитед | Способ изготовления структурированных частиц, состоящих из кремния или материала на основе кремния, и их применение в перезаряжаемых литиевых батареях |
| RU2603083C2 (ru) * | 2011-09-19 | 2016-11-20 | Энститю Кюри | Устройство для направления миграции клеток и способ направления миграции клеток посредством такого устройства |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2767484C1 (ru) * | 2021-05-31 | 2022-03-17 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Монолит" | Способ изготовления контактных окон с уменьшенным размером для полупроводниковых приборов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11282750B2 (en) | Contact structure and method of fabricating the same | |
| TWI696220B (zh) | 半導體裝置的形成方法 | |
| US10804371B2 (en) | Structure and formation method of semiconductor device with gate stack | |
| US11145512B2 (en) | Gate isolation plugs structure and method | |
| US9761677B2 (en) | Gate contact structure of FinFET | |
| TWI773223B (zh) | 多閘極裝置及其形成方法 | |
| TWI639196B (zh) | 半導體元件及其製造方法 | |
| TW201717398A (zh) | 半導體裝置及其製造方法 | |
| US11495494B2 (en) | Methods for reducing contact depth variation in semiconductor fabrication | |
| US10910496B2 (en) | FinFET device with asymmetrical drain/source feature | |
| TW202209678A (zh) | 具有不同通道層的多重閘極裝置 | |
| RU2698574C1 (ru) | Способ изготовления полупроводниковой структуры, выступающей из монолитного кремниевого тела | |
| TW202209414A (zh) | 半導體裝置 | |
| US11069680B2 (en) | FinFET-based integrated circuits with reduced parasitic capacitance | |
| US10861706B2 (en) | Etch selectivity improved by laser beam | |
| TWI847254B (zh) | 半導體裝置之形成方法 | |
| US7560753B2 (en) | Field effect transistor with thin gate electrode and method of fabricating same | |
| TWI708389B (zh) | 帽蓋結構 | |
| US20240113187A1 (en) | Composite gate dielectric for high-voltage device | |
| US20230387209A1 (en) | Integration of low and high voltage devices on substrate | |
| TWI713973B (zh) | 記憶體結構 | |
| US20230335586A1 (en) | Method and structure for gate-all-around devices | |
| TW202437335A (zh) | 具蝕刻停止層之半導體結構及其製造方法 |