Способ изготовления вч-транзисторных структур

Способ изготовления вч-транзисторных структур

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s() s Н 01 L 21/265

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (щ (ф

iQ)

1ы Q() ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 3662377/25 (22) 16.11.83 (46) 15.07.93- Бюл, (1 26 (72) В.В.Котов, А,И.Красножон и А,В.Недведков (56) Патент Японии (52-1 9759, кл. H 01 L 21/31, опублик, 1977, Патент Японии !(53 16673, кл. H 01 L 21/31, опублик. 1978„ (4) (р7) СПОСОБ ((ЗГОТОВПЕН1!Я ВЧ-ТРАН»

З(СТОРНИХ СТРУКТУР, включающий защиту поверхности полупроводниковой подложки слоем диэлектрика, вскрытие в нем окон для последовательного формирования базовых и эмиттерных областей, Изобретение относится к технологии полупроводниковой микроэлектроники и может быть использовано в производстве полупроводниковых приборов, в частности дискретных и интегральных транзисторов.

Известен способ изготовления полупроводникового прибора, отличающийся тем, что участок изолирующей пленки, расположенной в схеме, где находится обедненный слой р-п-перехода, подвергают нагреву в атмосфере метаборной кислоты (НВО ) и электрическому разряду, при этом к подложке и обрабатываемой поверхности изолирующей пленки необходимо прикладывать раз" ность потенциалов, под воздействием которой происходит миграция ионов бора в окисел, которые, образуя отрицательный заряд в окисле, компенсируют

„., 5U „„1145838 А1 покрытых диэлектрическим слоем, осуществление контакта к полученным областям с помощью металлизации, а такwe введение в диэлектрический слой имплантацией ионов дополнительной примеси, отличающийся тем, что, с целью увеличения пробивных напряжений р-п-переходов при уменьшении токов утечки, после формирования металлизации определяют знак встроенного заряда в диэлектрическом слое и вводят примесь, при этом тип примеси по воздействию противоположен знаку заряда в диэлектрическом слое, после чего проводят низкотемпературный отжиг„ его положительный заряд и устраняют искривление коллекторного р-и"перехода, выходящего на поверхность, Од" нако этот способ неудобен из-эа неконтролируемого введения компенсирующей примеси в окисел и воэможности миграции ионов в окисле после снятия разности потенциалов, приводящее к нестабильности зарядовых свойств окисла„

Наиболее близким по технической сущности, к изобретению является способ изготовления ВЧ-транзисторных структур, включающий защиту поверхности легированной полупроводниковой подложки слоем диэлектрика, вскрытие в нем окон для последовательного формирования базовых и эмиттерных областей, покрытых диэлектрическим слоем, осуществление контакта к полученным

114г838 областям с помощью металпизации f a также введение в диэлектрический слой имплантацией ионов дополнительной примеси, 5

Однако введение в приповерхностный слой полупроводниковой подпожк« примеси одинакового типа с подложкой и унелич«ние ее объемной кон центрации неизбежно приводит к уменьшению ширины объемного заряда в достаточно

BblcoKooMHoI по ложке, служгще<й телом коллектора и, следоватепьно, к уменьшению пробивного напряжения коллекTop<

Цель изобретенил - увеличение пробив«ых напрлжений р-и-переходов при уменьшении токов утечки, Поставленная цель достигаетсл тем, что в способе изготовления ВЧ-тран- 2О зисторных структур, ькпючающем защиту поверхности полупроводниковой подложки слоем диэлектрика, вскрытие н нем окон для последовательного формирования базовых и эмиттерных областей, 25 покрытых диэлектрическим слоем," осущестнпеl

При этом образованный в обычном процессе изготовления транзисторной структуры и окончательно сформированный и определенный встроенный заряд в защитном диэлектрическом слое, например, положительный, за счет присутстнил н составе слол днуокиси 45 кремнил примеси, обладающей донорны" ми свойствами (Р, As), или за счет несовершенства структуры, вызывает появление понерхностных каналов н по лупроводн иковой подложке и при сущест нова«ии в ней р-п-перехода, ныходлщего на поверхность, искривляет его, что н случае транзисторной структуры приводит к локальному изменению напряженности электрического поля, при55 ложенн ого к р-п-переходу, и умен ьшению его пробивного напряжения, опре- деллемого по установленному уровню тока утечки. <1«гко контролируемое при ионной имплантации введение только в защитный диэлектрический слой над местом выхода р-и-переходз «а поверхность примеси, противоположной по воздействию на знак заряда в упомянутом окисле или знаку встроенного зарлда, приводит к компенсации встроенного зарлда н окисле и устранению возможности возникновения поверхностных каналов, что в случае транзисторной структуры уменьшает кривизну выходящего на поверхность слоя объемного заряда, приолижает характеристики проводимости материала подложки в припонерхностном слое к объемным и уменьшает токи утечки при увеличении пробивных напрлжений B основном коллекторного перехода за счет уменьшения плотности поверхностных токов инжекции и устранении причин термической неустойчивости и вторичного пробоя.

Кроме того, исключение введения примеси н область р-и-переходг методом иoHHой имплантации, создающей ряд объемных дефектов н полупроводниковом материале, не исчезающих пр,l допустимом от>«иге до с О С, способствует о стабилизации электрофизических характеристик Tpnf<3исторной структуры, На фиг.1-3 показаны последовательнь е стадии из готонпения ВЧ-транзисторной структуры на примере транзистора l(T31?.

На полупроводниковой подгожке например кремния Tl òèïà проводимости с удельным сопротивлением 0,001 Ом см, выращивают эпитаксиальный clio< 2 тттипа с удельным сопротивлением 4 Ом см и проводят выращивания маскирующего покрытия,например термического окисла, о при температуре 1200 С в комбинированном режиме в среде сухого и увлажненного кислорода до толщины 0,6 мкм, В покрытии 3 вскрывают фотолитографией окна 4, через которые ионным легиронанием или термической диффузией формируют базовую область 5 ртипа, например, на первой стадии н .течение 25-35 мин до значения поверхностного сопротивпе«-ил R = 0

70 Ом/11 и На второй стадии гри

11 0 С в комбинированном режиме н среде сухого и увлажненного кислорода в течение 120 мин до глубины залегания перехода Х = 3, g+-О, мкм и

К вЂ” = 110-160 Ом/Д При этом на базовой облает<1 5 од«оврел<енно формируют

5 . 11 маскирующее покрытие 6 толщиной 0,50,7 мкм. В покрытии 6 фотолитографией вскрывают окна 7, через которые термической диффузией формируют эмиттерную область 8 п-типа, например, на первой стадии из РС1 при 1050 С в среде аргона с добавлением кислорода в течение 15 мин с подпором потока диффузанта в открытой трубе и 5" минутным вытеснением потока диффузанта до.,глубины залегания эмиттерной области Х = 1,1 мкм и R =

= 3 Ом/П и на второй стадии йри

1050 С в среде кислорода до толщины базовой области kX = 0,6-0,8 мкм, При этом на эмиттерной области 8 одновременно формируют защитное покрытие 9 на основе фосфоросиликатного стекла (ФСС) толщиной 0,2-0,25 мкм, В покрытиях 6, 9 вскрывают окна

10, 11, через которые осуществляют контакт с металлизацией 12, 13, например слоем алюминия толщиной 1,52 мкм. При этом необходимо, чтобы металлизация 13, являющаяся своеобразной маской, оставляла открытым контур перехода эмиттер-база, а металлизация 12 — контур перехода база-коллектор, После этого проводят термообработку, в частности вжигание алюминия для обеспечения меньшего переходного сопротивления в контакте при 510550 С в среде азота в течение 15мин, Затем с помощью С-V-измерений определяют знак заряда в диэлектрическом слое на спутниках-подложках, обрабатываемых параллельно с основными подложками и структурами.

Для увеличения пробивных напряжений готовые транзисторные структуры с металлизацией подвергают воздействию ионов примеси, создающей заряд в наиболее критичной области защит-. ного покрытия структуры над выходом р"и-переходов на поверхность.

45838

4 раза одного из основных параметров

46 ВЧ-транзисторных структур с - времени рассасывания неосновных носителей на базе.

1О

Легирование окисла проводят ионами бора при ускорениях 10-70 кВ и дозе 2 10 -8 10 атом/см, Максимум концентрации имплантированных атомов лежит в области 14 на глубине .0,03"0,28 мкм, которая должна быть меньше толщины легируемого окисла.

После этого проводят термообработку в инертной среде для активации внедренной примеси, например, при температуре 510-550 С в- течение

15 мин в аргоне.

Пробивные напряжения полученных транзисторных структур возрастают на уровне 100 В при установленном токе утечки 0,5 мKA на 20-251. При этом коэффициент усиления в режиме прямого включения уменьшается м на 203 на уровне 100 из-за снижения коэффициен- . та инжекции эмитер-базового перехода в приповерхностном слое, что позволяет управлять этими параметрами структуры. Влияние на остальные параметры не обнаружено.

Применение предложенного способа позволит повысить предельные пробивные нвпряжения p-n-переходов одновременно с возможностью управления коэффициентом усиления готовых транзисторных структур, т.е. регулировать номенклатуру выпускаемых изделий. При этом повышение пробивных напряжений позволит повысить надежность транзисторных структур при тех же условиях эксплуатации, Кроме того, применение предложенного способа при обработке р-и-ртранзисторных структур со встроенным положительным зарядом за счет уменьшения инверсных поверхностных слоев и-типа способствует уменьшению в 2ФыГ 5

Редактор Г Версеиева Т» сред tI (1орс еитал Корректо: д ° " руи р

Закаэ 2835 1 иран(П одписи ое

ВН1111ПИ Государстиеииого ко»итера по иэобрете иям и открытиям при Г,НТ ССС

1 1 3 G ) " 11о с к я а ) - 3, Р а уц с ка я и а б д / >

Проиэводстг е, о-иэдат. ill:I .,, " ;. . иt,лт иПатеит, г .. ж ород, у;, р; г;. ГаГ арииа 101