Способ изготовления @ -р- @ -транзисторных структур

Способ изготовления @ -р- @ -транзисторных структур

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области полупроводниковой микроэлектроники и применимо в технологии изготовления дискретных транзисторных структур и интегральных схем. Целью изобретения является повышенне процента выхода годных за счет уменьшення токов утечек. На полупроводниковой подложке формируют скрытые слои, наращивают эпитаксиальную пленку, форт1руют область базы. Затем вкрывают змиттерные окна, проводят загонку фосфора, наносят маскирующее покрытие и через маску удаляют слой фосфорно-силикатного стекла над областью эмиттера. Далее удаляют маску и проводят раз- , гонку фосфора. Затем.вскрывают окна и формируют металлизацию. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (l% (И! (51) 5 Н 01 L 21/331

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (46) 15.07.93. Бюл. Р 26 (21) 3963329/25 (22) 14 ° 10.85 (72) А.П. Дудиков, В.Н. Глущенко и С.С. Сосницкий (56) Патент Японии У 54-4756, кл. Н 01 Ь 21/82, 1979.

Патент Франции Ф 2308199, кл. Н Ol Ь 21/02, 1981. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ и-р-и-ТРАНЗИСТОРНЫХ СТРУКТУР (57) Изобретение относится к области полупроводниковой микроэлектроники и применимо в технологии изготовления дискретных транзисторных структур и интегральных схем. Целью изобретения является повышение процента выхода годных sa счет уменьшения токов утечек. Нв полупроводниковой подлокке формируют скрытые слои, наращивают эпитаксиальную пленку, формируют область базы. Затем вкрывают эмиттерные окна, проводят загонку Аосфора, наносят маскирующее покрытие и через маску удаляют слой фосфорно-силикат ного стекла нвд областью эмиттера.

Далее удаляют маску и проводят рвэ-, гонку фосфора. Затем.вскрывают окна и формируют метвллизацию. 5 ил.

l37323

Изобретение относится к области полупроводниковой микроэлектроники

/ и применимо в технологии изготовления дискретных транзисторных структур 5 н интегральных схем.

Цепью изобретения являетсл ттовьш1ение.процеита выхода годных за счет уменьшения токов утечек.

Суть изобретения поясняется 10 фиг. 1-5, где на фиг. 1 показаны полупроводниковая подложка кремния, служащая коллектором, покрытая мас- кирующим диэлектрическим покрытием двуокиси кремния, вскрытое гравиров- lr кой базовое окно, базовая область, покрыт sit Tatme слоем двуокиси кремния; иа фиг. 2 — полупроводниковая подлокка - коллектор, покрытая маск11рующим слоем Бт .О>, базовая область 20 с маскирующим покрытием SiO, вскрытое i pzttttpomcot змиттерное окно змиттерная область, полученная предварительной высоколегированной диффузионной загонкой фосфора и покрытал термически выращеннттм слоем фосфорно-ситтикатного стекла (ФСС); на фиг. 3 — подложка-коллектор, пот<рытия слоем ЫО,т,,базовая область, поI(pblTi1II cJIoett S1O вскрытое эмиттерitoe окно, змиттерная область, получен tait диффузионной эaroнкой фосфора, flblcoêoJIeãèpîIIëííb1é слой ФСС, покрывающий кoллекторную н базовую области, маскирующее ttot:ры fite фоторезиста, через который удален слой ФСС с высоколегированной эм11ттерной области и прилегающего к ней участка; на фиг. 4 †.подложка-коллектор, покрытая слоем Si0;, базовая область, по- 40 крытая слоем SiO<, высоколегнрованная эмиттериая область, иысоколегированный слой ФСС, иассинирующий коплекторную, базоттую llэмиттерную области, слаболеги ров 111итый слой <Ы;С, ттассивирующий 45 эмнттерную область, граница на noIIepxIIoc rIt высоколегированной эмнттерIIoll области, получеиная в результате термического персрагиределения примеси; 11а фиг. 5 — завершенная и-р-и- 60 транэистс>риал структура, содержащая

IloJiyt1poaoJiItItito1Iy подложку — коллек fOp T1" fItII toII II acTItaito эмиттерную

1 2 области, слаболегированный слой ФСС, пасснрующнй эмнттерную область, граница на поверхности высоколегированной эмиттерной и базовой областей, контактные окна к базовой и эмит терной областям, токопроводящая разводка к базовой и эмиттерной областям.

На фигурах приняты следующие обоз-. начения: 1 — подложка, 2 - слой SiO

3 — базовое окно, 4 - базовая область, 5 — слой SiO> над базой, 6 эмиттерное окно, 7 — эмиттерная область, 8 - слой ФСС, 9 — токопроводящая разводка, 10 — фотореэист, ll участок, прилегающий к эмиттерной области, 12 — токопроводящая разводка, 13 - слой ФСС над эмиттером, 14 граница на поверхности высоколегированной эмиттерной области, 15 и 16— контактные окна.

Пример. На полупроводниковой подложке, служащей коллектором, монокристаллического кремния (п-типа проводимости и с удельным сопротивлением тт=0,2 Ом см), выполненной в ви- ° де диэлектрически изолированных карманов и с наличием высоколегированного мышьяком скрытого п -слоя, соз+ дают маскирующее от последующих диффузионных обработок покрытие. Слой термически выращенной двуокиси кремния создают обработкой сначала в сухой, затем в увлажненной водяными

riapat1II и вновь в сухой кислородной среде при 1060 Ñ до толщины d=

0,3 мкм. Фотогравировкой вскрывают окно и диффузионной загонкой бора прн 940 С из термически выращенного слоя (SiOg) (В О ) осуществляют легирование базовой области примесью ртипа. В процессе термического перераспределения базовой примеси при

ll50 С (в среде сухрго и увлажненного водяными парами кислорода) осуществляют раэгонку диффузионного слоя до глубины 2,3 мкм с поверхностным сопротивлением Б 250 Ом/квадрат и толщиной слоя окисла кремния 6=0,40,6 мкм.

В слое фотогравировкой вскрывают эмнттерное окно, через которое формируют высоколегированную эмиттерную область. Легирование областей осуществляют диффузионной эагонкой фосфора нз хлорокиси фосфора РОС1 при

l060oC „ течение 2, (16+2) (2+t) мин в кислородсодержащей среде с расходами газовых потоков: фосфор в качест3 l3 ве раэбавителя — 290 л/ч, кислород "

50 л/ч, азот и качестне носителя

15 л/ч с температурой поддержания диффуэанта 18 С.

Одновременно с диффузионной загонкой фосфора н эмиттер осуществляют диффузию фосфора в окисел и образование ФСС как над первичным и базовым окислом, так и над эмиттерной областью толщиной «0,12-0,18 мкм. Затем наносят маскирующее покрытие, например фоторезист ФП388 толщиной

Й0,6 мкм, и через фотошаблон с использованием проекционной печати осуществляют фотокопию с топологическим рисунком, позволяющим удалить проявителем (0,6X KOH) фоторезист с высоколегированных областей эмиттера и с прилегающих к ним участков шириной

0,IS-I,2 мкм.

Удаление высоколегированного слоя

ФСС с указанных областей проводят в буферном травителе Н.О:HF:NH F=

2400 мл:500 мл:1600 r н течение 55 с до полного удаления стекла с эмит-. терного окна и с последующим дотравливанием в том же травителе участка базового окисла 5 до полного удаления поверхностной части, легированной фосфором толщиной d=0,15 мкм. После промывки в проточной деионизованной воде с доведением ее удельного сопротивления до p=2 мОм см пластины высушивают на центрифуге, удаляют фоторезист и вновь осуществляют отмывку в перекисно-азотной смеси 1:I:

:4=HNO :Н 0 :H 0 при 80 С н течение

10 мин с последующей промывкой в деиониэованной воде до удельного сопротивления p=14 мОм-см и сушкой на центрифуге.

Далее проводят вторую термическую стадию формирования эмиттерной области. Термическое перераспределение примеси осуществляют при температуре не менее температуры диффузионной эагонки фосфора, конкретно 106(fC.

Такое соотношение температур необходимо для исключения перехода фосфора иэ активного в неактивное состояние в виде фосфидной фазы и уменьшения краевых дефектов в процессе разгонки примеси, осуществляемой в комбинированной среде последовательно сухого, увлажненного водяными ларами и вновь сухого кислорода в течение (3+2, 1+6, 8+5) мин до глубины залегания эмиттерной области 1,6-),8 мкм и толщины

73231 таточно малая величина, которая перекрывается слоем ФСС, даже если он точно дотравлен до металлургической

30 границы на поверхности между эмиттерной и базовой областями. При последующей после травления операции термического перераспределения слой

ФСС растекается на величину порядка

35 0,15 мкм, т.е. в IО раз более необходимого, и это гарантирует стабилизацию эмиттерного р-п-перехода.

Минимальная ширина участка, равная толщине удаленного слоя стекла

4р 0,12-0,18 мкм, например 0,15 мкм, обусловлена необходимостью минимизации содержания фосфора над эмиттерной областью, а особенности над краеными ее участками — с учетом расте45 кания стекла при термическом перераспределении эмиттерной примеси. Поскольку величина растекания зависит от толщины слоя ФСС, она является минимальной величиной удаленности стравлинаемого слоя стекла от эмиттерного окна.

Далее вскрывают контактные окна к базовой и эмиттерной областям.

Формируют металлизированную (A2 997., Ni IX) к ним раэводку. Наносят ниэкотемпературным (T=475 С) пиролитическим способом слои двуокиси кремния, вскрывают контактные площадки вновь выращинаемого слоя окисла кремния с минимальным содержанием фосфора. При этом граница высоколегированной эмиттерной области, выходящая на поверхность транзисторной структуры под базовым окислом, отодвигается в процессе раэгонки до 1,2 мкм. Укаэанная величина является верхним

10 пределом ширины участка, равномерно прилегающего к высоколегированным областям. Удаление ФСС и слоя окисла, в который диффузионно вошел фосфор, не далее границы у поверхности высо15 колегированной эмиттерной области является обоснованной иэ-за необходимости присутствия ФСС над эмиттерным р-п-переходом, оказывающим на него стабилизирующее воздействие.

20 Поскольку эмиттерная область является высоколегированной, то даже при максимальном напряжении на эмиттерном р-п-переходе, раином его напряжению пробоя U 6-8 В, ширина

25 части р л-перехода в сторону самой о области составляет 20-30 А. Это дос;

5 l3

1 и проводят вжнгание металла при 5IO С в течение 6 мин, Способ позволяет эа счет уменьшения уровня утечек эмиттерного и коллекторного р-и-переходов на 30-403 поднять процент выхода годных изделий примерно íà 2Х. Возрастает и надежность, проявляющаяся в уменьшении числа отказов, например, при испытаниях схемы 134РУ6.

Формула и э обретения

Способ изготовления и-р-п-транзисторных структур, включающий создание в кремниевой подложке п-типа проводимости, служащей коллектором, базовой области р-типа проводимости, покрытой маскирующим слоем двуокиси кремния, вскрытие гравировкой эмиттерных окон и формирование. высоко73231 легированных эмиттерных областей вначале диффузионной эагонкой фосфора в кислородсодержащей среде с одновременным выращиванием слоя фосфорносиликатного стекла, а затем терммческим перераспределением примеси в кислородсодержащей среде, вскрытие контактных окон и формирование токоip п р о в о д я щ е и р а э в о д к и, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения процента выхода годных за счет уменьшения токов утечек, после диффузионной загонки фосфора наносят

15 маскирующее покрытие и через маску удаляют слой фосфорно-силикатного стекла над бластью с размерами, не превышагщими заданных размеров окончателно сфо мированного эмиттера, щ шириной не м .нее толщины удаленного слоя стекла, затем удаляют маску н термическим перераспределением примеси формир ют эмиттерную область.

137323t

Составитель Г. Юн

Редактор Т. Юрчикова Техред Л.Олийнык

Корректор Л. Пилипенко

Подписное

Тираж

ВН1ППП1 Государственного комитета АЗССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Заказ 2835

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4