Способ изготовления МДП-транзистора

(12) ГОСУДАРСТВЕННОЕ пАтвнтноЕ ведомство РЕСПУБЛИКИ ввлагусьСпособ изготовления МДП-транзистора, включающий формирование на поверхности полупроводниковой кремниевой пласгигщ первого тшш проводимости затвора с вертшсалыдъпмш сгеъшами,внедреъше ионной имплантацией в пластину по обе стороны от затвора медлеъшодиффунштрутощей примеси второю тшта проводхшосги, создание слаболегированнъгх исток-стоковых областей отжигом внедренной примеси, нанесение на повершостъ со сгупенчатьш рельефом диэлектрического слоя, создание анизотропным гшазменъгьш травлением нанесенного слоя пристеночных диэлектрических областей, внедрение ионной имплантацией в пластину по обе стороны от пристеночных областей медленнодиффундттрующей примеси второю типа проводимости, создание сильнолегированных исток-стоковых областей отжигом внедренной примеси, отличающийся тем, что, после внедрения в пластину по обе стороны от пристеночных областей медленнодиффундирующей примеси второго типа проводимости,в пластину той же области внедряют быстродиффундирующуъо примесь того же тцша проводимости, при этом соотношение скоростеи диффузии медленнодиффундирующей Н быстродиффундирующей примесей выбирают из условия образования при последующемотжиге диффузией из сильнолегированных обЛЕСТЕЙ ПВОМЕЖУТОЧНЫХ УЧЗСТКОВ СО СТЕПЕНЬЮ легирования меньшей, чем для сильнолептро ванных, и большей, чем для слаболегированных областей.Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении МДП-транзисторов и интегральных схем высокой степени интеграции на их основе.Известен способ изготовления МДП-транзистора 1. Способ включает формирование на поверхности полупроводниковой кремниевой пластитпл первого типа проводшиости затвора с вертикальными стенками, нанесение на поверхность со ступенчатьтм рельефом диэлектрического слоя, легированного фосфором, создание анизотропньш плазменным травлеъшем нанесенного слоя пристеночных областей, внедрение ионной имплантацией в пластину по обе стороны от пристеночиьтх областей медлештодиффунди п-рующей примеси второю проводимости, СОЗДЗНИЕ СИЛЬНОЛВГИРОВНННЪТХ ИСТОК-СТОКОВЫХ областей отжигом внедренной примеси и одновременное создание слаболегированных областей диффузией фосфора из пристеночных областей.В известном способе создания сильнолегированных исток-стоковых областей отжигом медленнодиффутпшрующей примеси и, одновремешто,сдтаболетировашпдп исток-стоковых областей диффузией фосфором из пристеногцшх областей приводит к формированию неоптимальногоКак следствие этого образуются большие паРЗЗИТНЫС ЕМКОСТИ ИСТОКСТОКПОДЛОЖКЗ,возрастают краевые эффекты, снижается быстродействие и процент выхода годшях транзисторов и ИС на их основе.Наиболее близким техническтш решеъшем является способ изготовлешгя МДП-транзисгора 2. Способ включает формирование на поверхносги полупроводниковой кремниевой пласгшты первого типа проводшиосги затвора с вертикальными стенками, внедретше ионной ишшантацией в пластину по обе стороны от затвора медленнодиффундирующей примеси второю типа проводившем, создагше слаболегированных областей отжигом внедренной примеси, нанесение на поверхность со ступенчатым рельефом ДИЭЛВКТРИЧВСКОП) СЛОЯ, СОЗДЗЪПХВ ЗНИЗОТрОПНЬПЧ плазменньш травлением нанесенного слоя пристеночных диэлектрических областей, внедрение ионной щшлантацией в гшасштгу по обе сторошл от пристеночньтх областей медлеъптодиффундирутощей примеси второю типа проводимости, создание сильнолегированных исток-стоковых областей отжитом внедренной примеси.Из всех тендегщий развития технолотшт ИС масштабирование размеров прибора является главной движущей силой совершенствования технологических приемов. Оно является главным средством уменьшения стоимости кристаллов, уменьшения рабочих параметров схем и их функциональггьтх возможностей. Однако повышать рабогше показатели при этом все труднее, 10так как с уменьшением размеров быстродействие схемы начинает определяться ее паразитными элементами и, в частности, емкостью перехода. При этом электрические величины паразитных элементов начинают определяться не геометрическими размерами, которые меняются в соответствии с правилами масштабирования, а краевыми эффектами и полями рассеяния, которые не меняются при уменьшении размеров.Известный способ не позволяет получить высокий процент выхода годных транзисторов и интегральных схем. В случае короткоканальных (масштабированных) транзисторов это объясняется краевыми эффектами, в случаеедшпшеканатгьньпс транзисторов гуменьшением быстродействия из-за возрастатшя вклада паразитных емкостей.В основу изобретения положена задача повышения выхода годных путем ослабления коротКОКЗНЗДШНЫХ эффектов за счет оптимизации диффузионного профиля исток-стоковых областей.Существо изобретешш заключается в том, что в способе изготовления МЛН-транзистора,включающем формирование на поверхности полупроводншсовой кремниевой пластины первою типа проводимости затвора с вертикальными стенками, внедрение ионной имплантацией в пластину по обе стороны от затвора медленнодиффундирующей примеси второго типа проводимости, создание слаболетированных областей отжигом внедренной примеси, нанесение на поверхность со ступенчатым рельефом диэлектрического слоя, создание анизотропньш плазменным травлением нанесенного слоя пристеночньтх диэлектрических областей, внедрение иогшой имплантацией в пластину по обе стороны от приставочных областей медлетшодиффунттирующей примеси второго типа проводимости,создание сильнолегированньтх исток-стоковых областей отлил-ом внедрештой примеси, после внедрения в пластину по обе стороны от приставочных областей медленнодиффут-тдирующей примеси второго ттша проводимости, в пластину,в те же области внедряют быстродиффундирующую примесь того же тшта проводимости, и одновременно с созданием сильнолегированньпс исток-стоковых областей диффузией быстродиффундирующей примеси из сильнолешрованньш исток-стоковых областей формируют области,степень легирования которых больше штабелегированных, но меньше сильнолегироваштьш областей.Сущность изобретения заключается в том, что внедрение в заявляемом техническом решении в сильнолетированные медленнодиффундирутощей примесью исток-стоковые области, доч полнительной медленнодиффундирующей примеси позволяет одновременно с созданием от джигом внедренных сильнолегированных исток-стоковых областей сформировать области, степень легирования которых больше слаболетированных, но меньше сильнолетированных областей. Тем самым создается плавный р-п переход, снижается напряженность поля в краевых областях исток-стока, ослабляются короткоканалътше эффекты, и за счет этого повьштается выход годных МЛН-транзисторов и МДП ИС.Скорость диффузгш дополнтггедтьно внедренной в сильнолегироваттт-тые исток-стоковые области пригласи должна быть вьппе, чем скорость диффузии основной примеси. Иначе не произойдет формирование областей со степенью легированиягированных областей, не будет оптимизирован диффузионный профиль и не достигнута цель, поставленная в заявляемом техническом решении.На фиг.1 изображена полупроводниковая креьтниевая пласттгпта 1 первого типа проводимости после формирования на ее поверхности затвора с верпшальтпями стенками 2, внедрения ионной имплантацией в пластину по обе стороны от затвора медленнодиффундирутощей примеси второго типа проводимости и создания слаболе гировавпых исток-стоконьтх областей З отлсшом внедренной примеси, нанесения на поверхность со ступенчатым рельефом диэлектрического слоя,создания анизотроштьш плазменным травлением нанесенного слоя пристеночньтх диэлектрических областей 4, внедрения ионной имплантацией в пласгшту по обе стороны присгеночтгьнг областей 5 медленнодиффундирутощей примеси второго типа проводимости, внедрения в пластину в те же области быстродиффуттдирующей примеси.На фиг.2 изображена пластина 1 после создания отжигом внедренной примеси сильно легированных исток-стоковых областей и областей б, степень легироватшя которых больше слаболегироваштьпс, но МВНЪШ сильнолегированных областей.изобретет-пите иллюстрируется следующими примерами. На поверхности полупроводниковой крештиевой пластины КДБ-12 (фип 1) первого тшта проводимости сформирована термическим окислением с маской 813 Ы 4, области локального скисла толщиной 0,5-08 мкм с последующим удалением маски 5 т 3 Ы 4 и создавшем ионньли легированием бора (Е 30 кэВ ДО,1-О,З шсКл/см 2 во всю поверхность области подлетироваъщя кавалов транзисторов. Затем проекционной фотолитографией на установке ЭМ-584 А по нанесениьш на пластину слоям подзатворното термического скисла тошпиной 150 А, легированного фосфором поликремния толщиной 0,4 шш и низкотемпературного скисла толщи боттъшътта болетироватптьвт , но менвтпетштьноленой 0,3 мкм сформировали область затвора 2(фтпъ 1) с вертшсальтшпш пешками. Длина канала ВЫ шахт. Цшршаа Ш 1,6 шгм. Слаболегированные исток-стоковые области 3 (фиг.1 сформирсъ ватти ионным летированием сурьмы на установке Везувий-б Е 30 кэВ, ДО,4-1,0 шКл/см 2) по обе стороны от затвора и отжигом внедренной примеси в течение 15 мш-т. при температуре 11 О 0 С. На поверхность со ступенчатым рельефом методом ЬРСУВ нанесшт слой диоксида кремния тошшптой 0,8 шм и атшзогроптгьгм плазменным травлением нанесенного слоя на установке 08 ПХО-100 Т-ОО 4 создали приставочные диэлектрические области 4 (фиг.1). После этого в пласгшту по обе стороны от нрисгеночтгьш областей ионнойГ шитплантацией на установке Везувий-Ы внед рили быстродиффундируюшую примесь (фосфор) 12-30 кэВ, д 15-55 ьжКл/см 2 затем медлетшодиффутгдирующую примесь (МЪШШЬШС) Е 60 кэВ, Д 500 мкКл/см 2 . Отжшом внедренной примеси в течение 30 минут при температуре 950 С создали сильнолегированные исток-стоковые области 5 (фиг.2) и области 6(фтатд), степень легирования которых больше слаболегированных, но меньше сильнолегированных областей.Эффективность заявляемого способа оценили по выходу годных и посредством измерения двух параметров тестового транзистора с Ь 1,2 шсм и Ш 1 б мкм, определяющих его короткоканальность напряжения смыкания Нам и коэффициента короткоканальности Кк, который представляет собой разность пороговых напряжений транзистора при двух напряжениях на стокеотносительно истока (П 1 щ 0,5,В, Изд. 5 В). МЛН-транзистор считается дтпигнноканацгьньш,ЕСЛИ Псмг 2 ЕпитИ КК 0,2 В. КРОМе ТОГО, ОДНОВРЕМЕННО ОЦСНИВЗЛПСЬ КРУТИЗНЗ и максимальный ток стока транзистора, а также его долговременная надежность. Результаты измерений приведены в таблице.Как видно из таблицы, внедрение в пластину по обе стороны от пристеночных областей быстродиффундирующей примеси (фосфора) дополнительно к внедренной в эти же области мсдлештодиффундирующей примеси (сурьме) с последующшт созданием, одновременно с созданием сильнолегировашшх исток-стоковых областей областей, степень легирования которых больше слаболетпровашшх, но меньше сильнолегированных областей, позволяет по сравнению с прототипом ослабить короткоканальтгьте эффекты и в 1,03-12 раза повысить напряжетше смыкания. Как следствие этого процент выхода годных повьппается на 6,9-39,2.Это обусловлено съшжением напряженности поля в краевых областях исток-стока за счет создания плавного р-п перехода.Внедряемая при Напряжение смыканиякороткока нальностп Кк (В)Государственное патентное ведомство Республики Беларусь.