Способ изготовления кремниевых структур с диэлектрической изоляцией компонентов интегральных схем

Способ изготовления кремниевых структур с диэлектрической изоляцией компонентов интегральных схем

Реферат

 

Изобретение относится к технологии микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении кремниевых структур с диэлектрической изоляцией компонентов интегральных схем. Цель изобретения - уменьшение трудоемкости изготовления структур путем формирования участков монокремния различной толщины однократным травлением и повышение выхода годных структур путем устранения операции фотолитографии по рельефу при формировании маски для вытравливания участков монокремния с уменьшенной толщиной. На кремниевой монокристаллической подложке формируют слой нитрида кремния, изготавливают из этого слоя маску с окнами для вытравливания подложки при получении монокремниевых участков с уменьшенной толщиной, затем на немаскированной поверхности подложки выращивают слой оксида кремния, формируют комбинированную маску из нитрида и оксида кремния с окнами для вытравливания разделительных канавок, вытравливают разделительные канавки глубиной, равной разности между толщинами монокремниевых участков с увеличенной и уменьшенной толщиной, удаляют маску из нитрида кремния, формируют монокремниевые участки с уменьшенной толщиной одновременно с вытравливанием разделительных канавок глубиной, равной толщине участков с увеличенной толщиной, травлением подложки через окна маски из нитрида кремния, заращивают окна маски оксидом кремния, осаждают на полученный рельеф опорный слой поликремния, удаляют части подложки для вскрытия монокремниевых участков с уменьшенной и увеличенной толщиной и формируют в монокремниевых участках компоненты интегральных схем. 6 ил.

Изобретение относится к технологии микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении кремниевых структур с диэлектрической изоляцией компонентов интегральных схем. Целью изобретения является уменьшение трудоемкости изготовления структур путем формирования участков монокремния различной толщины однократным травлением и повышение выхода годных структур путем устранения операции фотолитографии по рельефу при формировании маски для вытравливания участков монокремния с уменьшенной толщиной. На фиг. 1 изображена кремниевая структура после формирования на кремниевой монокристаллической подложке маски из нитрида кремния с окнами для вытравливания подложки при получении монокремниевых участков с уменьшенной толщиной; на фиг. 2 - структура после заращивания окон маски из нитрида кремния оксидом кремния; на фиг. 3 - структура после формирования комбинированной маски из нитрида и оксида кремния с окнами для вытравливания разделительных канавок; на фиг. 4 - структура после удаления маски из нитрида кремния и вытравливания разделительных канавок; на фиг. 5 - структура после формирования n⁺слоя, слоя оксида кремния, осаждения на рельефе опорного слоя поликремния и вскрытия участков монокремния с уменьшенной и увеличенной толщиной; на фиг. 6 - структура после формирования в монокремниевых участках р-базовых областей, n⁺-областей эмиттеров и металлизации. П р и м е р. На кремниевую монокристаллическую подложку 1 ориентации (100) осаждают слой нитрида кремния толщиной 0,25-0,30 мкм из газовой смеси аммиака и моносилана при 880 20^оС и фотолитографией формируют маску 2 нитрида кремния с окнами для вытравливания подложки при получении монокремниевых участков с уменьшенной толщиной (фиг. 1). Далее кремний в окнах маски 2 из нитрида кремния окисляют 15 мин при 1150^оС в сухом кислороде, затем 35 мин в водяном паре и 20 мин снова в сухом кислороде с формированием слоя 3 оксида кремния (фиг. 2). Фотолитографией формируют окна 4 шириной 80 мкм и через них частично вытравливают разделительные канавки на глубину 15 мкм (фиг. 3). После удаления маски 2 из нитрида кремния разделительные канавки 5 вытравливают до полной глубины 55-60 мкм (фиг. 4). При этом в участках с удаленной маской из нитрида кремния глубина карманов составляет 15 1 мкм. В полученный рельеф проводят диффузию мышьяка в вакууме при 1150^оС с формированием n⁺-слоя 6 с сопротивлением 6-8 Ом при глубине 2,5-3 мкм (фиг. 5). Далее рельеф заращивают слоем 7 оксида кремния методом термического окисления при 1200^оС (20 мин окисления в сухом кислороде, 180 мин - в парах воды и 40 мин - в сухом кислороде), осаждают опорный слой 8 поликремния при 1180-1200^оС в течение 140 мин и вскрывают участки монокремния с уменьшенной 9 увеличенной 10 толщиной путем частичного удаления подложки. Далее в полученных монокремниевых участках структуры формируют р-базовые области 11 n - p - n-транзисторов, проводят локальную диффузию бора на глубину 3-3,5 мкм с поверхностным сопротивлением 180-200 Ом/кв. Затем формируют n⁺-области эмиттеров 12 и металлизацию 13. В результате получают структуры интегральных систем, у которых низковольтные элементы формируются в монокремниевых участках меньшей толщины, а высоковольтные элементы - в участках монокремния большей толщины. Эти участки диэлектрически изолированы, что значительно снижает паразитные связи между элементами, уменьшает емкость между элементами и подложкой и уменьшает токи утечки. Использование данного способа по сравнению с прототипом позволяет примерно в 1,2 раза уменьшить трудоемкость изготовления структур интегральных схем путем формирования участков монокремния различной толщины однократного травления и повысить выход годных структур путем устранения операции фотолитографии по рельефу. (56) Патент США N 4286280, кл. Н 01 L 27/04, 1981. Патент США N 3412296, кл. 317-234, 1968.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЕМНИЕВЫХ СТРУКТУР С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ КОМПОНЕНТОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, включающий формирование на кремниевой монокристаллической подложке диэлектрического слоя, изготовление из этого слоя маски с окнами для вытравливания разделительных канавок, вытравливание в подложке разделительных канавок, формирование маски с окнами для вытравливания подложки при получении монокремниевых участков с уменьшенной толщиной, формирование монокремниевых участков с уменьшенной толщиной вытравливанием подложки через окна маски, заращивание окон этой маски оксидом кремния, осаждения на полученный рельеф опорного слоя поликремния, удаление части подложки до вскрытия монокремниевых участков с уменьшенной и увеличенной толщиной, формирование в монокремниевых участках компонентов интегральных схем, отличающийся тем, что, с целью уменьшения трудоемкости изготовления структур путем формирования участков монокремния различной толщины однократным травлением и повышения выхода годных структур путем устранения операции фотолитографии по рельефу при формировании маски для вытравливания участков монокремния с уменьшенной толщиной, маску с окнами для вытравливания подложки при получении монокремниевых участков с уменьшенной толщиной формируют из нитрида кремния, затем на немаскированной поверхности подложки выращивают слой оксида кремния и формируют комбинированную маску из нитрида и оксида кремния с окнами для вытравливания разделительных канавок, после чего вытравливают в подложке разделительные канавки глубиной, равной разности между толщинами монокремниевых участков с увеличенной и уменьшенной толщиной, удаляют маску из нитрида кремния, а формирование монокремниевых участков с уменьшенной толщиной проводят одновременно с вытравливанием разделительных канавок глубиной, равной толщине участков с увеличенной толщиной, травлением подложки через окна маски из оксида кремния.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6