Способ изготовления мощных кремниевых @ -р- @ транзисторов

Способ изготовления мощных кремниевых @ -р- @ транзисторов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОУЩЫХ КРЕМНИЕВЫХ п-р-п ТРАНЗИСТОРОВ, включающий операции внедрения базовой контактной примеси в кремниевую пол ложку п-типа проводимости через маскирую1цее покрьп ие, создания в маскирующем подкрытии окна под диффузию базовой и эмиттерной примесей, дифОупионного легирования для получения активной базовой и соемещзнной с ней змиттерной области, вскрытия контактных окон и создания токопроводящей разво.оки. отличающийся тем, что, с целью улучшения параметров транзисторов за счет увеличения критического тока коллектора, после операции внедрения базовой контактfloй примеси окно закрывают защитным покрытием, а диффузию бора в базовую область проводят в окислительной среде через предварительно полученную неокисляющуюся маску на основе нитрида кремния, после чего удаляют защитное покрытие с базовой области и проводят диффузию примеси в эмиттерную область.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО ЦИАЛ И СТ! 1 -1 Е С lii 1 к

РЕСПУБЛИК

i5!15 Н 01 T. 21/331

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТГНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 33355 8/25 (22) 09.09.81 (Ы) 15.07,93. Бюл. Р 26 (7?) В,Н,Глущенко и А.И„,Красножон (56) г ремниевые планарные транзисторы. Под редакцией Я.А,федотова, И., "Советское радио", 1973, с.30-33, 9"-123.

Патент СНА Р 3698077, кл. 29-578, опубл. 1968. (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОЩНЫХ

КРЕИНИЕВНХ п-р-и ТРАНЗИСТОРОВ, включающий операции внеррения базовой контактной примеси в кремниевую подложку п-TNllR проводимости через маскирующее покрьггие, создания в маскирующем подкрытии окна под диффузию базовой и эмиттерной примесей, дифИзобретение относится к пслуг|роводниковому приборостроению, в частности, к технологии изготовления транзисторов.

Известен способ изготовления кремниевых биполярных транзисторов„ включающий операции получения окисного маскирующего слоя на кремниевой vopложке первого типа проводимости, диффузии в базовую область примеси противоположного типа проводимости, формирования на ней маскирующего покрытия, диффузии через окна в нем примеси первого типа проводимости для создания эмиттерной области, формирования на ней изолирующего покрытия, получения контактных окон к базовым и эмиттерным областям и создания металлизации.

„„SU 1018543 А1 йузионного легирования для получения активной базовой и совмещеннои с ней эмиттерной области, вскрытия контактных окон и созрания токопроводящей разводки, отличающийся тем, что, с целью улучшения параметров транзисторов за счет увеличения критического тока коллектора, после операции внедрения базовой контактной примеси окно закрывают защитным покрытием, а диффузию бора в базовую область проварят в окислительной среде через прерварительно полученную неокисляющуюся маску на основе нитрида кремния, после чего удаляют защитное покрытие с базовой области и проводят диффузию примеси в эмиттерную область., Недостатком способа является то, что при увеличении плотности эмиттерного тока происходит оттеснение эмиттерного тока к периферии эмиттерного р-и-перехода и значительное снижение выходной мощности транзистора.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления мощных кремниевых и-р-и" транзисторов, включающий операции внедрения базовой контактной примеси в кремние« вую подложку и-типа проводимости через маскирующее покрытие, создания в маскирующем покрытии окна под диффузию базовой и эмиттерной примесей, диффузионного легирования для получения активной базовой и совмещенной с ней эмиттерной области, вскрытия

1018543 контактных окон и создания токопроводящей разводки, Недостатком укаэанного способа является то, что при больших величинах плотности эмиттерного тока (1003000 А/см ) происходит оттеснение эмиттерного тока к периферии перехо" да эмиттер-база вследствие протекания поперечной составляюцей базового тока и омическое падение напряжения на центральном участке активной базы, что ограничивает критический ток коллектора. ! (елью изобретения является улучшение параметров транзисторов яа счет увеличения критического тока коллектора.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления мощных кремниевых и-р-и транзисторов, включающем операции внедрения базовой контактной примеси в кремниевую подложку и-типа проводимости через маскирующее покрытие, создания в маски- 25 рующем покрытии окна под диффузию базовой и эмиттерной примесей, диффузионного легирования для получения активной базовой и совмещенной с ней змиттерной области, вскрытия контакт-30 ных окон и создания токопроводящей разводки, после операции внедрения базовой контактной примеси окно закрывают защитным покрытием, а диффузию бора в базовую область проводят в окислительной среде через предварительно полученную неокисляющуюся маску на основе нитрида кремния, после чего удаляют защитное покрытие с базовой области и проводят диф" фуяию примеси в эмиттерную область.

Последовательность технологических операций показана на фиг.1-5, где: фиг.1 - кремниевая подложка 1

n -xvna npoeopvvocxe с высокоомным,15 эпитаксиальным слоем 2, слоем двуокиси кремния 3, слоем нитрида кремния

4 и фоторезистивной маской 5, в ко торой вскрыто окно 6 для полного легирования бором области контакта 7 к базе; фиг,2 - подложка с нанесенным на нее защитным покрытием Р;, созданным в нем окном 9 и легированная бором область активной базы 10, фиг.3подложка 1 после проведения диффузионной раягонки бора с образованием окисного покрытия 11 в условиях глубокого окисления поверхности кремния в области активной базы 10, изменившей свой профиль вследствие эффекта сегрегации примеси на границе раялела двуокиси кремния - кремний, при этом область контакта 7 сомкнулась с областью базы 10, фиг. 4подложка 1 после удаления окисного покрытия 11 с области активной базы

10 и проведения в то же окно диффузии донорной примеси в эмиттерную область 12, фиг,5 - подложка 1 иосле вскрытия контактных окон к области эмиттера и базы и создания двухслойно" токопроводящей разводки к эмиттеру и однослойной к базе на основе высоколегированного поликристаллического кремния 13 и слоя алюминия 14.

Контакт к области коллектора осуществляют с другой стороны подложки.

При этом в процессе формирования базовой области, во время разгонки бора в условиях глубокого окисления поверхности кремния в окне неокисляющегося маскирующего покрытия, например, на основе нитрида кремния, образуется плавный переход толщины окисла от величины порядка 1 икм до тонкого 20-200 нм подслоя под нитри,чом кремния. Кроме того, происходяцая одновременно во время разгонки бора сегрегация примеси на границе ряядела окисел-кремний приводит к изменению профиля р-и перехода базаколлектор так, что он плавно увеличивает глубину залегания к периферии базовой области, выходя затем на поверхность подложки на расстоянии от крал маски большем, чем минимальная глубина залегания.

После удаления покрытия с области базы (окисла, легированного бором) из окна под базовую диффузию профиль поверхности кремния имеет выгнутую линзообраэную форму. При проведении в это окно диффузии донорной примеси, например для создания эмиттерной области, совмещенной с базовой, про-, филь змиттерного перехода повторяет профиль линяы и, таким образом, база созданного транзистора имеет переменную ширину, плавно увеличивающуюся к периферии и обусловленную совместной кривизной змиттерного и коллекторного р-и переходов. При работе транзистора с большими плотностями тока () 300 А/смз) оттеснение змит- терного тока происходит в меньшей степени вследствие перераспределения

5 1 омического сопротивления базы для поперечных составляющих базового тока в монотонно расширяющейся к периферии транзистора базе и уровень критического тока коллектора (эмиттера) увеличивается.

П р и и е р. На кремниевой подложке 1 и-типа проводимости с высокоомным эпитаксиальным слоем 2

20кър 1 б

1. формируют термическим

КЭС окислением сло" двуокиси кремния 3 толщиной 100 нм (в прелелах 20200 нм) и наносят на него слой нитрида кремния 1f толщиной 150 нм за счет реакции дихлорсилана с аммиаком а в среде азота при Т =, 710 С. Затем через фоторезистивную маску 5 путем плазмохимического травления в уста- . новке "Плазма-600 T создают окно 6 в слое нитрила кремния 11 и двуокиси кремния 3 и проводят через окно б, не удаляя фоторезистивной маски 5, ионное легирование бором с энергией

85 кэВ и дозой 2 мкК/смз в область контакта 7 к базе.

После удаления слоя фоторезиста

5 на всю поверхность подложки, используя ВЧ-распыление, наносят слой двуокиси кремния 8 толщиной 1100 нм и создают в нем окно 9 под диффузию активной базы 10.

Загонку бора в активную базу 10 осуществляют из В Оз при Т=91 1 С с Кв™и 105 Ом/О, затем удаляют боросиликатное стекло (на фиг.2 не по018 У 3 6

:.,азано) и провод т диффузионе:„ ю разгонку бора в две стадии: в среле влажного кислорода при

Т = 950 С до R> 500 Ом/Q и при Т

= 1100 С до глубины залегания р-и перехода 1,35 мкм. При этом на поверхности активной базы 10 образуется окисное покрытие 11 толщиной 0,610 0,8 мкм, q на поверхности контакта 7 к базе 0,9-1,1 мкм.

После этого удаляют покрытие 11 с области активной базы путем обработки в буферном растворе фтористоводоролной кислоты (HF:NH Р:H О) и

4 2 проводят во вновь открытое окно 9 активной базы диффузию эмиттерной примеси: фосфора из POCI при Т=10:ф0 С и и 50 Ом/П с доразгонкой при Т

20 = 950 С до глубины эмиттерной облас-. ти 12 1,1 мкм и толщины базы

0,5 мкм, после этого вскрывают контакты к эмиттеру и базе путем удаления фосфорносиликатного стекла с об"

25 ласти эмиттера и окисного слоя с области контакта к базе, наносят слой поликристаллического кремния 13 толщиной 0,3 мкм и К «с 100 Ом/Q, делают по нему фотогравировку, оставляя

ЗО его на областях контакта к эмиттеру, затем наносят слой алюминия 14 толщиной 1 мкм и делают по нему фото" гравировку токопроводящей разводки к эмиттеру и базе.

Применение 1анного способа при изготовлении транзистора, аналогичного КТ 934, позволяет увеличить критический ток коллектора с 3 5 А

1 до 1,5 А, тем самым увеличивая и щО его выходную мощность на 303.

10l0543 Редактор Г.Берсенева Техред И.Иоргентал

Корректор И.Ымакова

Заказ 2834 Тираж Подписное

ВНИИ ПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, N-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина 101 l