Способ изготовления полупроводникового прибора с управляющим электродом субмикронной длины

 

Использование: способ изготовления полупроводникового прибора с управляющим электродом субмикронной длины с помощью оптической фотолитографии, используемый в микроэлектронике. Сущность изобретения: при изготовлении прибора с помощью оптической литографии для получения зазора субмикронной длины между маскирующими слоями перед нанесением второго маскирующего слоя первый маскирующий слой через окно фоторезистивной маски подвергают анодному окислению на всю его толщину, вытравливают анодный окисел и проводят повторное анодное окисление под маской фоторезистора торца первого маскирующего слоя на заданную толщину, после нанесения второго маскирующего слоя анодный окисел первого маскирующего слоя вытравливают. В качестве материала первого маскирующего слоя используется алюминий, а повторное анодирование маскирующего слоя проводится в режиме получения плотного окисла. 1 з.п. ф-лы, 20 ил.

Изобретение относится к полупроводниковой электронике, в частности к технологии изготовления дискретных полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Известен способ получения приборов с использованием электронно-лучевой литографии, удовлетворяющий высоким требованиям по разpешающей способности литографии и точности установки фотошаблона на подложке [1].

Недостатками этого способа являются высокая трудоемкость и дороговизна.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ изготовления полупроводникового прибора с субмикронными размерами управляющего электрода с использованием обычной литографии, заключающийся в выделении на полуизолирующей подложке активной области прибора, формировании зазора субмикронной длины между первым и вторым маскирующими слоями, один из которых является металлом, последующем электрохимическом осаждении дорожки управляющего электрода одновременно на активную область прибора и на полуизолирующую подложку и удалении маскирующих слоев [2].

Недостатки этого способа - невозможность изготовления полупроводникового прибора с управляющим электродом длиной менее 0,25 мкм. Наблюдающийся разброс длины управляющего электрода в пределах 0,4-0,9 мкм зависит от толщины маскирующего слоя и комплекса факторов, определяющих невоспроизводимость процесса травления слоя.

Целью изобретения является уменьшение длины управляющего электрода и повышение воспроизводимости параметров полупроводникового прибора при его изготовлении с помощью обычной фотолитографии.

Цель достигается тем, что по способу изготовления полупроводникового прибора с управляющим электродом субмикронной длины, включающему выделение на полупроводниковой подложке активной области прибора, формирование омических контактов, нанесение слоя диэлектрика, формирование первого и второго маскирующих слоев, первый из которых является металлом, с субмикронным зазором между ними с последующим вытравливанием через зазор слоя диэлектрика и формирование управляющего электрода, маскирующие слои с субмикронным зазором между ними формируют путем анодного окисления участка первого маскирующего слоя на всю его толщину через окно фоторезистивной маски, вытравливания анодного окисла, анодного окисления под маской фоторезиста торца первого маскирующего слоя на заданную толщину, нанесения второго маскирующего слоя и вытравливания анодного окисла.

Благодаря тому, что толщина анодного окисла первого маскирующего слоя задается с большей точностью режимом анодирования, величина зазора между маскирующими слоями не зависит от факторов, влияющих на воспроизводимость травления указанного слоя.

На фиг.1-10 представлена технологическая последовательность изготовления полупроводникового прибора на эпитаксиальной структуре, содержащей полуизолированную подложку, буферный и активный слои; на фиг.11-20 - технологическая последовательность изготовления полупроводникового прибора на эпитаксиальной структуре, содержащей полуизолирующую подложку, буферный, активный и контактный слои и пассивированной диэлектриком.

На фигурах показаны буферный слой 1, активный слой 2, сильнолегированный контактный слой 3, слой 4 фоторезиста, активная область 5 прибора, первый маскирующий слой 6, анодный окисел 7 первого маскирующего слоя, анодный окисел 8 первого маскирующего слоя под фоторезистом, второй маскирующий слой 9, зазор 10 между первым и вторым маскирующими слоями, барьерная металлизация 11, невыпрямляющий контакт 12, слой 13 диэлектрика, окно 14 в сильнолегированном контактном слое, окно 15 в слое диэлектрика.

П р и м е р 1. Изготавливали полевой транзистор из арсенида галлия по технологической последовательности, приведенной на фиг.1-10. В качестве исходного материала взята эпитаксиальная структура n_i-n -n- пассивированная диэлектриком - двуокисью кремния. Толщины слоев n и n составляли соответственно 0,25 и 2 мкм. После проведения фотолитографии и выделения активной области прибора протонированием структуры (фиг.1) по всей площади наносили слой диэлектрика толщиной 0,3 мкм, а поверх диэлектрического слоя наносили первый маскирующий слой (алюминий) толщиной 0,3 мкм (фиг.2) (можно использовать другой металл, например титан). Проводили фотолитографию, вскрытый участок первого маскирующего слоя подвергали анодному окислению на толщину маскирующего слоя (фиг.3), анодный окисел селективно вытравливался и торец первого маскирующего слоя под фоторезистивной маской подвергался анодному окислению на толщину 0,2 мкм (фиг.4). Далее на структуру напыляли второй маскирующий слой, в качестве которого применен алюминий (фиг.5), и фоторезистивная маска удалялась (фиг. 6). Затем с помощью фотолитографии вскрывали участок структуры с анодным окислом заданной толщины первого маскирующего слоя и вытравливали анодный окисел (фиг.7). Фоторезист удаляли и через зазор между первым и вторым маскирующими слоями вытравливалось окно в слое диэлектрика (фиг.8), затем маскирующие слои удалялись (фиг.9). Далее на структуру напыляли барьерообразующий материал, в качестве которого выбрана композиция титан-золото. Барьерная металлизация гравировалась с использованием фоторезистивной маски и после травления диэлектрического слоя формировались невыпрямляющие контакты (фиг.10). В качестве металлизации контактов использовалась композиция AuGe-Ni-Au.

П р и м е р 2. Изготавливали полевой транзистор из арсенида галлия по технологической последовательности, приведенной на фиг.11-20. В качестве исходного материала взята эпитаксальная структура n_i-n -n_к⁺-типа, пассивированная диэлектриком - двуокисью кремния. Толщины слоев n , n и n_к⁺ составляли соответственно 2; 0,2 и 0,15 мкм. Слой диэлектрика толщиной 0,25 мкм наносили по всей площади структуры после выделения активной области прибора с помощью маскирования области фоторезистом, травления мезы на толщину сильнолегированного контактного слоя и последующего протонирования структуры (фиг. 11). Поверх диэлектрического слоя наносили первый маскирующий слой - алюминий толщиной 0,3 мкм (можно использовать другой металл, например титан) (фиг. 12). Проводили фотолитографию, вскрытый участок первого маскирующего слоя подвергали анодному окислению на всю толщину маскирующего слоя (фиг.13), анодный окисел селективно вытравливали и торец первого маскирующего слоя под фоторезистивной маской подвергался анодному окислению на толщину 0,2 мкм (фиг.14). Далее на структуру напыляли второй маскирующий слой, в качестве которого использован алюминий, и фоторезистивная маска удалялась (фиг.15). Затем с помощью фотолитографии вскрывали участок структуры с анодным окислом заданной толщины первого маскирующего слоя, вытравливали анодный окисел (фиг.16), через зазор между первым и вторым маскирующими слоями вытравливали окно в слое диэлектрика (фиг.17) и удаляли фоторезист и маскирующие слои. Далее через окно в слое диэлектрика вытравливался сильнолегированный контактный слой (фиг.18) и на структуру наносили барьерообразующий материал, в качестве которого выбрана композиция титан-золото. Барьерная металлизация гравировалась с использованием фоторезистивной маски (фиг.19) и после травления слоя диэлектрика формировались невыпрямляющие контакты (фиг.20). В качестве металлизации контактов использовалась композиция AuGe-Ni-Au.

Использование предлагаемого способа изготовления полупроводникового прибора с управляющим электродом субмикронной длины обеспечивает по сравнению с существующими следующие преимущества: возможность контролируемого получения управляющего электрода длиной порядка 0,15-0,2 мкм при использовании обычной фотолитографической техники, существенное повышение воспроизводимости длины управляющего электрода и в результате этого воспроизводимости параметров полупроводникового прибора.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ПРИБОРА С УПРАВЛЯЮЩИМ ЭЛЕКТРОДОМ СУБМИКРОННОЙ ДЛИНЫ, включающий выделение на полупроводниковой подложке активной области прибора, формирование омических контактов, нанесение слоя диэлектрика, формирование первого и второго маскирующих слоев, первый из которых является металлом, с субмикронным зазором между ними с последующим вытравливанием через зазор слоя диэлектрика и формирование управляющего электрода, отличающийся тем, что, с целью уменьшения длины управляющего электрода и повышения воспроизводимости параметров прибора при его изготовлении с помощью оптической литографии, перед нанесением второго маскирующего слоя первый маскирующий слой через окно фоторезистивной маски подвергают анодному окислению на всю его толщину, вытравливают анодный окисел и проводят анодное окисление под маской фоторезиста торца маскирующего слоя на заданную толщину, после нанесения второго маскирующего слоя анодный окисел первого маскирующего слоя вытравливают.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве материала первого маскирующего слоя используется алюминий, а повторное анодирование маскирующего слоя проводится в режиме получения плотного окисла.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20