Способ изготовления горизонтальных биполярных транзисторов

Способ изготовления горизонтальных биполярных транзисторов

Реферат

 

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к технологии изготовления полупроводниковых приборов и ИС. Цель изобретения повышение быстродействия транзисторов и упрощение технологии их изготовления. Для этого транзисторы создают на основе кремниевых эпитаксиальных структур со скрытым слоем одного типа проводимости с эпитаксиальным слоем, причем эпитаксиальный слой выполняет функцию пассивной базы. После формирования областей боковой межкомпонентной изоляции и контактов к пассивной базе на поверхность структуры наносят первую легированную пленку поликремния и маскирующее покрытие SiO₂-Si₃N₄ Затем литографически удаляют пленки Si^*, SiO₂, Si₃N₄ с поверхности вне областей активной базы и контакта к пассивной базе, термообработкой осуществляют диффузию примеси из пленки Si^* для формирования области активной базы, структуры окисляют и реактивным ионным травлением удаляют образовавшуюся пленку SiO₂ оставляя ее участки, маскированные пленкой Si₃N₄ Далее наносят вторую пленку Si^* методом планаризации удаляют ее элементы над маскирующим покрытием SiO₂-Si₃N₄ и само покрытие, легируют вскрытые области пленок Si^* примесью противоположного типа проводимости по сравнению с эпитаксиальным слоем, маскируя при этом область контакта к эпитаксиальному слою. В заключение термообработкой проводят диффузию примеси из пленки, формируя области эмиттера и коллектора, и создают металлизацию с первым уровнем на основе силицида металла. Способ повышает воспроизводимость геометрических параметров транзисторов и устраняет паразитные емкости, обусловленные пересечением поликремниевых пленок в структурах, изготавливаемых известными методами. 6 ил.

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к технологии изготовления полупроводниковых приборов и ИС. Цель изобретения повышение быстродействия транзисторов и упрощение технологии их изготовления. На фиг. 1-6 проиллюстрированы основные этапы изготовления транзисторов, где обозначены кремниевая подложка 1 первого типа проводимости, области 2 второго типа проводимости под скрытый слой, эпитаксиальный слой 3 второго типа проводимости, области 4 межкомпонентной изоляции, первая пленка Si^* 5, пленка SiO₂ 6 маскирующего покрытия, пленка Si₃N₄ 7, примесь 8 второго типа проводимости, область 9 пленки Si^* областью активной базы, область 10 пленки Si^* над областью контакта к пассивной базе, диффузионная область 11 контакта к пассивной базе, диффузионная область 12 активной базы, пленка SiO₂ 13, выращенная локальным окислением, пристеночная область 14 пленки SiO₂, вторая пленка Si^* 15, пленка 16, планаризующая поверхность структуры примесь 17 первого типа проводимости, область 18 коллектора, область 19 эмиттера, пленка 20 силицида металла, межслойный диэлектрик 21, межсхемные соединения 22. П р и м е р. В приповерхностной области подложки, например, КДБ-10 формируют диффузионную область n⁺-типа проводимости. Наращивают эпитаксиальный слой n-типа проводимости, удельное сопротивление которого может составлять от 0,5 до 40 Ом^. см, а толщина от 2 до 4 мкм. В эпитаксиальном слое 3 известными методами формируют области 4 межкомпонентной изоляции, разделяющие слой 3 на ряд изолированных, методом фотолитографии и последующего локального легирования эпитаксиального слоя ионами фосфора дозой 400-600 мкКл/см² создают диффузионные области 11 ошибочного контакта к пассивной базе транзистора. Затем на поверхность структуры наносят первую пленку Si^* 5 толщиной 0,3-0,5 мкм и проводят ее ионное легирование примесью 8 второго типа проводимости. Методом окисления до получения пленки SiO₂ 6 толщиной 0,1 мм и последующего осаждения пленки Si₃N₄ 7 толщиной 0,15 мкм формируют двухслойное маскирующее покрытие. Литографически с использованием сухого травления пленок Si^* 5, SiO₂ 6 и Si₃N₄ 7 удаляют вне областей 9 и 10 активной базы и контакта к пассивной базе. Проводят термообработку для формирования диффузионной области 12 и пленки SiO₂ 13. Для этого термообработку можно проводить в две стадии: на первой стадии в атмосфере инертного газа, например аргона, при 1000^оС с расходом аргона 200 л/ч, на второй стадии в атмосфере сухого кислорода формирования окисла толщиной 0,08-0,15 мкм или в атмосфере влажного кислорода до формирования окисла толщиной 0,15-0,5 мкм. Толщина окисла определяет размер будущей активной базы транзистора. При термообработке примесь 8 из области 10 распределяется в приповерхностную область эпитаксиального слоя 3 (фиг.2). Термообработку можно проводить и в одну стадию в окисляющей атмосфере таким образом, чтобы участок диффузионной области 12, расположенной под краем области нитрида кремния, не исчезал за счет расхода материала эпитаксиального слоя при росте пленки SiO₂ 13. Выращенная пленка SiO₂ располагается под краем области нитрида кремния и поэтому при последующем реактивном ионном травлении пленка Si₃N₄ 7 играет роль маскирующего слоя. В результате после травления пленки SiO₂ 13 образуются пристеночные области 14, расположенные по краю диффузионной области 12 (фиг.3). Далее наносят вторую пленку Si^* толщиной 0,2-0,3 мкм путем пиролиза силана или моносилана при 600-650^оС и пониженном давлении. На ее поверхность наносят пленку 16 с плоской поверхностью, например фоторезист. В соответствии с рельефом поверхности толщина пленки 16 над пленкой Si₃N₄ 7 меньше, чем на других участках структуры. Поэтому при последующем плазмохимическом травлении пленки 16 ее области, расположенные над пленкой Si₃N₄ 7 удаляются первыми, открывая области второй пленки Si^*. Эти области удаляют методом жидкостного травления (фиг.5). Затем удаляют пленку Si₃N₄ 7 и проводят внедрение примеси второго типа одновременно в области первой и второй пленок, за исключением области расположения диффузионной области 11, используя для этого фоторезистивную маску. Доза внедрения ионов бора 20,0-100,0 мкКл/см², а энергия ионов 40 кэВ. Вторую термообработку проводят в атмосфере инертного газа, например аргона, при 800-1000^оС в течение 20-40 мин. В результате образуются диффузионные области 18, 19 коллектора и эмиттера биполярного транзистора (фиг.4). После формирования активных областей структуры наносят пленку металла, например вольфрама, толщиной 0,1-0,2 мкм и термообработкой в атмосфере инертного газа формируют пленку 20 силицида вольфрама. Удаляют металл, не прореагировавший с пленками Si^*, и известными методами создают второй уровень межсхемных соединений 22 из алюминия (фиг.5). Способ позволяет упростить и достичь воспроизводимости процесса формирования пристеночных областей 14 пленки SiO₂, определяющих своими геометрическими параметрами основные характеристики транзисторов. Исключение перекрытия областей первой и второй пленок поликремния позволяет снизить требования к формированию последующих межсхемных соединений и, кроме того, позволяет уменьшить паразитную емкость межсхемных соединений, вместе с появившейся возможностью силицидирования этих слоев, по сравнению с прототипом, позволяет повысить быстродействие транзисторов. Способ может найти широкое применение в технологии изготовления активных компонентов сверхвысокочастотных интегральных схем с высокой плотностью компоновки.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ, включающий формирование в кремниевой подложке первого типа проводимости высоколегированных областей второго типа проводимости под скрытый слой, наращивание эпитаксиального слоя второго типа проводимости, создание областей межкомпонентной изоляции, формирование в эпитаксиальном слое диффузионных областей контакта к пассивной базе второго типа проводимости, формирование области активной базы подлегированием эпитаксиального слоя примесью второго типа, создание коллекторных и эмиттерных областей первого типа проводимости и формирование металлизации, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия транзисторов и упрощения технологии их изготовления, после формирования области контакта к пассивной базе на поверхность структуры осаждают первую пленку Si^*, легированную примесью второго типа, и формируют двухслойное маскирующее покрытие из пленок SiO₂ и Si₃N₄, затем литографически удаляют пленки Si^*, SiO₂ и Si₃N₄ с поверхности структуры вне областей активной базы и контакта к пассивной базе, термообработкой в инертной среде с использованием в качестве источника примеси первой пленки Si^* формируют область активной базы, проводят окисление и реактивным ионным травлением удаляют образовавшуюся пленку SiO₂ вне областей, маскированных пленкой Si₃N₄, осаждают вторую нелегированную пленку Si^*, создают планаризующую поверхность структуры пленку, которую далее травят до вскрытия второй пленки Si^* над пленкой Si₃N₄, удаляют вторую пленку Si^* во вскрытых областях и двухслойное маскирующее покрытие, проводят ионное легирование первой и второй пленок Si^* примесью первого типа при маскировании областей контакта к пассивной базе и термообработкой в инертной среде с использованием в качестве источника примеси пленки Si^* создают коллекторные и эмиттерные области, а формирование металлизации первого уровня осуществляют напылением металла, термообработкой для образования силицида металла в областях расположения пленок Si^* и последующим удалением непрореагировавшего с Si^* металла.

РИСУНКИ

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