Способ изготовления полупроводниковых приборов

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано при изготовлении полевых транзисторов.Цель изобретения - увеличение выхода годных приборов и упрощение технологии 5 эа счет сохранения планарности поверхности пластины в процессе изготовления и уменьшения толщины омических контактов.Способ проиллюстрирован фиг.1 - 3.На фиг.1 показана пластина с фоторези стивной маской для имплантации ионов В; на фиг,2 - пластина с маской электронного резиста; на фиг.З - общий вид изготавливаемого полупроводникового прибора.Для конкретного примера используют 15 пластины арсенида галлия с активным слоем и - и - и Д- (-типа с концентрацией:и -1 10 ат/см, толщи- сЬ -0,11 мкм,1 в з + ной: о -ОЗ мкм,и -1 10 ат/см, бА 0,5 мкм,о зСоздают фоторезистивную маску с рисунком омических контактов, маркерных и 25базировочных знаков, Используют фотореэист ФП, Расстояние исток-сток в массе2,2 мкм, Проводят термообработку маскипри температуре 130 С 30 мин, Удаляют естественный окисел на поверхности пласти- ЗОиы во вскрытых окнах в растворе ИН 40 Н:Н 20 (3 мл: 300 мл) за й - 40 с, Пластинуустанавливают в кассету горизонтально активным слоем вверх. Создают электрический контакт к обратной полуизолирующей 35стороне пластины при освещении в растворе состава: КОН 3 г: ЙН 4 Н 2 Р 04 0,3 г.: Н 20ФОО мл.Для освещения. используют К-400 Вт.Величина освещенности - 100,000 лк, В отсутствие освещения сквозной ток через пластину не протекает,Верхнюю часть кассеты заполняютэлектролитом для осаждения Ао-Ое омических контактов состава, г;Калия дициано (1) ауратЧ.Д,А, ГОСТ 20473-75 2Двуокись германияОСТ 48-21-72 3Калий-натрий виннокислый4-водный ГОСТ 5845-79 6Винная кислота О,С,Ч,ТУ 6-09-3985-75 1,5Водд деионизированнаярН электролита 7,1-7,2 100 мл 55В качестве анода используют пластинунерждвеющей стали, изогнутую в виде трубки и устанавливаемую на изолирующуюпрокладку. Проводят электрохимическоеосдждение оптических контактов. В ходе процесса через пластину протекает сквозной ток 1 мА (плотность тока 0,5 мА/см ). Напряжение на ячейке зависит от толщины полуизолирующей подложки и составляет 4 - 5 В. Время осаждения 5 мин. Напряжение выключают, Пластину извлекают иэ кассеты. Удаляют фоторезист в диметилформамио де, Толщина осажденных контактов 500 А. Расстояние исток-сток 1,7-1,8 мкм. В ходе процесса происходит осаждение металла под фотореизстивную маску, что приводит к сужению исток-стоковой области.При малой толщине осаждаемых контактов, согласно предложенному способу, величина ухода размера не превышает 0,5 мкм. С увеличением толщины осаждаемых контактов до 0,15 мкм происходит смыкание исток-стоковых областей.Формирование тонких слоев омическихоконтактов (400-700 А) позволяет воспроизводимо получать малый размер исток-стоковой области (в пределах 1-2 мкм),Электрохимическое осаждение контактов на планарную поверхность пластины позволяет исключить смыкание исток-стоковых областей на ступеньках рельефа, что имеет место при изоляции активных областей химическим травлением. Сохраняется геометрия рисунка фоторезистивной маски. Формирование исток-стоковой области размером менее 1 мкм ограничивается возможностями вписывания затвора при электронно-лучевой литографии. Осаждение контактов на+электропроводных и -областях, не изолированных мезой, обеспечивает выравнивание электрического потенциала на поверхности пластины. В результате, толщина осажденных контактов на открытых участках большой и малой площади выравнивается,Проводят вплавление контактов на установке лампового отжига "Импульс". Благодарямалой толщине омических контактов вплавление осуществляется в "мягком" режиме: 450 С за 3 импульса продолжительностью 1,5 с каждый, Для вплавления контактов толщиной 0,15-0,2 мкм необходимо увеличивать длительность импульсов до 4-5 с, Более длительный отжиг приводит к развитию морфологии контакта, На тонких слоях омическойометаллизации (400 - 700 А) нарушения исходной морфологии не наблюдается, что связано с особенностями тонкопленочных структур, При отжиге силы смачивдния АвОе сплавом поверхности полупроводника превышают силы каплеобрдзовдния, дейст 1811330вующие на внешней поверхности контакта, Тонкий контакт прогревается более равномерно, за меньшее время, что сокращает время диффузионных и роцессов. Уменьшение глубины диффузионной области контак та в полупроводнике позволяет сближать исток-стоковые участки омической металлизации, Глубина диффузионных процессов при формировании Ац-Ое-М 1-Ац контактов (термическим напылением) значительно 10 больше. Ю обнаруживается на глубине 0,5 - 1 мкм, Получить Ао-бе контакты термическим напылением не удается из-за плохой морфологии поверхности, образования большого количества пор в контакте. Элеко трохимическое осаждение тонких (400-700 А ) контактов на активные области, изолированные мезой, по способу-прототипу невозможно из-за неравномерности толщины осажден н ых контактов (неравномерностьо о - 400 А), Тонкие Ац-Ое контакты (400 - 700 А), получаемые согласно предложенному способу, обладают хорошей морфологией поверхности (рельефность поверхности контакта визуально не наблюдается) и высокой омичностью (0,02-0,05 Оммм), что связано с отсутствием пор, большей эффективной площадью контакта. При тол 0щине контактов300 А омическое сопроМтивление возрастает, При толщинах 800МА развивается рельеф на поверхности кон 35 такта.Хорошая морфология поверхности контактов обеспечивает надежный опрос базировочных и маркерных знаков при 40 , электронно-лучевой литографии затворов.Формирование контактов малой толщиныо(400-700 А) устраняет эффект затекания электронного резиста в исток-стоковой об" ласти. в результате которого толщина слоя резиста в исток-стоковой области значительно( 0,1 мкм) выше, чем на остальной поверхности пластины. Это приводит к необходимости увеличивать дозу экспонирования, что в свою очередь, вызывает 50 увеличение минимально возможного размера затворного рисунка, обусловленное .наличием расходящегося пучка обратно- рассеянных электронов. В результате рег 5 ально получаемый затворный рисунок, в слое резиста ЭЛПтолщиной 0,45 мкм, имеет минимальный размер 0,3-0,33 мкм.Уменьшение толщины резистивного слоя в канале благодаря уменьшению толщины контактов (на 0,1 мкм) позволяет получитьразмер затвора 0,24-0,27 мкм, Кроме того.при меньшей толщине электронного резиста ( 0,35 мкм) в канале облегчается контроль появления рисунка. При толщине слояреэиста 0,4 - 0,5 мкм дно проявленной канавки малого размера0,3 мкм) практически4 Я1не просматривается (используют микроскоп1 еа, увелич. 5000),После вплавления контактов создаютфоторезистивную маску (используют ФП 383) со вскрытым рисункомлокальных областей -пластины, граничащих с каналомтранзистора. Это области выхода затворнойметаллизации за пределы канала (см, фиг.1).Устранение. электропроводности на этихучастках полупроводникового слоя необходимо для снижения токов утечки затвор-омические контакты. Изоляцию осуществляютимплантаиией ионов В на становке "Лада 20". Доза 2,2 10 ион/см . Энергия ионов120 кэВ, Затем фотореэист удаляют. Наносят слой 5102 толщиной 0,35 - 0,4 мкм. Омиоческие контакты малой толщины (400-700 А)и изоляция активных областей ионной имплантацией согласно предложенному спосо-бу позволяют сохранить планарностьповерхности пластины. Наносят слой электронного резиста практически одинаковойтолщины( - 0,35 мкм) по всей поверхностипластины. Проводят на 2 ВАэлектроннолучевое экспонирование, При этом проводя+щий и -п-слой на поверхности пластиныобеспечивает снятие электронного заряда.Нет необходимости в формировании вспомогательного металла в виде сетки (ванадия15 мкм), что усложняет технологию и необеспечивает удаление заряда при большихразмерах кристалла ( 2 х 2 мм) из-за большого поверхностного сопротивления пластины между областями экспонирования исеткой. В этом случае заряд, накапливаясь на пластине,.вызывает электрическоеотклонение электронного луча, искажающее затворный рисунок, что приводит кснижению процента выхода годных приборов. Рисунок проявляют в растворе метилэтилкетон-изопропиловый спирт (3:1), Дноподзатворной, области размером 0,25 мкмхорошо просматривается в микроскоп(.еа. увелич, 5000) благодаря малой толщине резиста.Проводят плазмохимическую подчисткумаски в кислороде на установке 08 ПХО 1 ООТза 20 с. Затем маску термообрабатывают при Т 130 С, тмин. Проводятнаправленное плаэмохимическое травление на установке 08 ПХОООТв СзГВ,(56) Патент Японии М 57-34648,кл, Н 011 21/288, 1982.Авторское свидетельство СССРМ 1616430, кл, Н 011 21/283, 1989. 40 целью повышения выхода годныхФормула изобретенияприборов и упрощения технологии за счетСПОСОБ ИЗ ОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРО-;45 сохранения планарности поверхности пла- ВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ на пластинах стины в процессе изготовления и уменьшеарсенида галлия с активным слоем, вклю- ния толщины омических контактов, перед чающий формирование изоляции активных фоРмиРованием изоляции активных облаобластей, формирование А - Ое омиче- стей формируют омические контакты, ских контактов йутем электрохимического осаждая слой Ао - Се толщиной 400 - 70050осаждения и вплавления, нанесения слоя А, изоляцию активных областей 902, проведение электронно-лучевой ли- Формируют путем создания фотографии с использованием экрана для торезистивной маски с рисунком областей, снятия электронного заряда с пластины, 55 граничащих с каналом транзистора, и формирование травлением я 02 подзат- проведения имплантации ионов В+, при ворной области, формирование затворной проведении электронно-лучевой лиметаллиээции методом взрывной ли- тографии в качестве экрана используют тографии, защитного слоя Я 02 и гальвани- проводящий активный слой пластины. слой ческой разводки, отличающийся тем, что, с Я 02 удаляют направленным ллазмохимиР=-3-5 Па, ЮВт, за15 мин. При этом стравливается слой %02 толщиной 0,3 мкм (см.фиг.2). Травление происходит практически без ухода под маску. Тонкий слой В 020.1 мкм) сохраняют в окнах маски для ЮМпредотвращения плазмохимического стравливания омических контактов. Оставшийся тонкий слой 3102 удаляют в буферном травителе МН 4 Г: НР; Н 20(200 ил: 80 мл: 300 мл) за 20 с, Малый растрав 8102 под маской электронного резиста ( 01 мкм) уменьшает прогиб маски при термическом напылении затворной металлизации. что способствует лучшему ".взрыву",Проводят плазмохимическую обработку пластин в кислороде для удаления тонких фторированных пленок электронного резиста на установке 08 ПХОТв режиме; РПа, ЮкВт, за 1-20 с. Фторированные пленки препятствуют быстрому растворению электронного резиста при "взрыве" затворной металлизации.Проводят химическое травление подзатворных областей для получения заданных токов насыщения транзистора. Испольэуют раствор Н 2304: Н 202: Н 20 (2 мл: 16 мл: 600 мл). Контроль травления осуществляют на тестовых структурах, Перед напылением затворной металлизации пластины обрабатывают в растворе Н 2 Ю 4: :Н 202: Н 20 (2 мл: 16: 600 мл) за 1 с для удаления естественного окисла на поверхности полупроводника. Напыляют затворную металлизацию Ч-Ао толщиной0,7 мкй, "Взрыв" затворной металлизации осуществляют удалением электронного резиФта в диметилформамиде, Благодаря отсутствию прогиба маски при термическом напылении затворной металлиэации затвор формируется без "усов" и закороток с омическими контактами. Длина полученного затвора составляет 0,25-0,27 мкм. Наносят защитный слоЯ 902 толщиной0,7 мкм, Создают фоторезистивную маску,закрывающую область канала полевого5 транзистора, Используют фоторезист ФП 383. Проводят травление двух слоев 3102 врастворе ИН 4 Е: НЕ: Н 20 (200 мл: 80 мл:300 мл) за 3,5 мин.Удаляют фоторезистивную маску в ди 10 метилформамиде. Проводят дополнительноимплантацию ионов В по маске защитных. островков %02, омических контактов и затворной металлизации (см. Фиг,3). Доза 2.2 хх 10 ион/см, энергия 120 кзВ, При этом15 осуществляется полная электрическая изоляция полупроводниковых приборов, Паразитные токи утечки между затворной иконтактной металлизациями отсутствуют.Удаление фоторезиста до проведе 20 ния изоляции обусловлено тем, что термообработанный фоторезист послеионной бомбардировки плохо растворимв диметилформамиде, Если маску фоторезиста дублению не подвергать, это приво 25 дит к сильному растраву 3102, чтонедопустимо, Толстый защитный слой З 02ионами В не пробивается и используется впредложенном способе в качестве маски.Использование защитного слоя 3102 од.30 новременно для пассивации канала и в качестве маски при ионной изоляцииупрощает технологию. Нет необходимости вформировании дополнительных защитныхмасок, Далее создают разводкугальваниче 35 ским осаждением. При этом наращиваютслой Ао на омических контактах,1811330 В, используя в качестве маски защитныйслой 902, омическую и затворную металлизацию. ческим травлением до толщины не менее 0,1 мкм, а после формированиЯ защитного слОЯ 502 проводЯт имплантэцию ионов,Й юною кфнтевты Зайюрныб СЮой юйталдиЗацию Ч-Аи ч Й фнфчфсс коню ФоРЗехред М.Моргента, Бельск рректор Л Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента3035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 дственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гаг Ь. бе ябнт РедакторЗаказ 11 3 иМй 6С%6 гЯ е Электронного разиста