Способ изготовления транзисторных структур с диэлектрической изоляцией

Способ изготовления транзисторных структур с диэлектрической изоляцией

Реферат

 

Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых интегральных схем, в частности к изготовлению быстродействующих интегральных схем на кремниевых структурах с диэлектрической изоляцией (КСДИ). Целью является повышение выхода годных структур по напряжению пробоя за счет исключения попадания фосфора в области скрытых слоев. Способ включает вакуумную диффузию мышьяка в кремниевые подложки, маскирующее окисление, вскрытие окон, диффузию фосфора с высокой концентрацией для создания контакта к скрытому слою, удаление маскирующего окисла, травление рельефа разделительных канавок, осаждение поликремния для формирования подложки, удаление монокристаллического кремния до появления разделительных канавок, формирование транзисторных структур в полученных карманах монокристаллического кремния. Способ позволяет повысить выход годных структур КСДИ на 9% без изменения глубины монокристаллических карманов.

Изобретение относится к технологии производства полупроводниковых интегральных схем, в частности к изготовлению быстродействующих интегральных схем на кремниевых структурах с диэлектрической изоляцией (КСДИ). Известен способ изготовления кремниевых транзисторных структур с диэлектрической изоляцией, включающий образование на исходной монокристаллической пластине высоколегированных скрытых слоев того же типа проводимости, что и пластина, травление разделительных канавок, нанесение на них диэлектрического слоя, наращивание на него поликристаллической кремниевой подложки, вскрытие монокристаллических карманов, формирование в монокристаллических кремниевых карманах транзисторных структур. Одновременно с высоколегированными слоями на исходной монокристаллической пластине (или до образования высоколегированных скрытых слоев) формируют локальные высоколегированные области того же типа проводимости, что и скрытый слой, и через них выводят скрытые слои к рабочей поверхности монокристаллических карманов. Недостаток известного способа состоит в том, что при использовании сурьмы для создания скрытого cлоя поверхностное сопротивление скрытого слоя можно получить не менее 20 Ом/ из-за ограничения для предела растворимости сурьмы в кремнии в пределах рабочего диапазона температур. Наиболее близким техническим решением является способ изготовления транзисторных структур с диэлектрической изоляцией, включающий окисление монокристаллической кремниевой пластины, формирование окон в окисле, диффузию фосфора с высокой концентрацией для создания контакта к скрытому слою, удаление окисла, вакуумную диффузию мышьяка для создания скрытого слоя по всей поверхности, травление рельефа разделительных канавок, окисление, осаждение поликремния, удаление монокристаллического кремния до разделительных канавок, формирование транзисторных структур в полученных карманах монокристаллического кремния. Недостаток известного способа состоит в том, что в процессе вакуумной диффузии мышьяка происходит испарение фосфора из локальных областей и подлегирование фосфором скрытых слоев, что значительно снижает напряжения пробоя сформированных транзисторных структур, а следовательно, и выход годных структур. Целью изобретения является повышение выхода годных структур по напряжению пробоя за счет исключения попадания фосфора в области скрытых слоев. П р и м е р. Подложки монокристаллического кремния n-типа сопротивления 0,3 Омсм² окисляют при температуре 1150^оС в течение 15 мин. На обратную сторону кремниевых пластин наносят фоторезист ФП-383 толщиной 2 мкм, после чего проводят травление окисной пленки на лицевой стороне пластин до поверхности кремния. Вакуумную диффузию мышьяка проводят следующим образом. В кварцевую ампулу объемом 9 дм³ загружают навеску моноарсенида кремния массой 70 мг и 500 кремниевых пластин стопкой так, чтобы лицевая сторона каждой пластины соприкасалась с обратной стороной соседней пластины. После загрузки ампулы и ее запайки проводят отжиг в течение 3 ч при температуре 300^оС, откачивая воздух из ампулы до величины остаточного давления меньшей, чем 210^-4 мм рт. ст. , герметизируют, отпаивая кварцевую тpубку, и помещают ампулу в диффузионную печь с температурой 1150^оС, где выдерживают в течение 3 ч. После выгрузки ампулы из печи участок запаянной трубки, через которую шла откачка, накрывают мокрой тканью для конденсации паров мышьяка, ампулу охлаждают и вскрывают, обрезая ее конец алмазной пилой с внешней режущей кромкой. В результате проведения вакуумной диффузии мышьяка получают диффузионный слой n-типа глубиной 2,5-3,5 мкм с поверхностным сопротивлением 4-6 Ом/ . Затем кремниевые пластины окисляют при Т = 1150^оС в течение 45 мин и проводят фотолитографию "локальный n-слой". Во вскрытые окна проводят диффузию фосфора при Т = 1100^оС в течение 15 мин в сухом кислороде. Полученные диффузионные области n-типа имеют глубину 4-4,5 мкм и поверхностное сопротивление 1,4-1,6 Ом/ . Затем с поверхности пластин снимают окисную пленку в буферном травителе для окисла и пластины окисляют при Т = 1150^оС в течение 60 мин, во влажной среде под фотолитографию "разделительные канавки", травят разделительные канавки на глубину 27 мкм, наращивают диэлектрическую пленку окисла и проводят осаждение поликристаллического кремния для формирования подложки. Одновременно с выполнением этих операций, которые осуществляются при температуре 1180-11200^оС в течение 4 ч, происходит глубокая диффузия фосфора из локального n⁺-скрытого слоя и достигает глубины более 20 мкм. При этом мышьяк диффундирует на глубину 8-10 мкм. Данный способ позволяет повысить процент выхода годных структур КСДИ на 9% без изменения глубины монокристаллических карманов. (56) Авторское свидетельство СССР N 1116919, кл. H 01 L 21/76, 1981. Заявка Японии N 59-21 8747, кл. H 01 L 21/76, 1984.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫХ СТРУКТУР С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ, включающий окисление монокристаллических пластин, формирование окон в окисле, диффузию фосфора с высокой концентрацией для создания контакта к скрытому слою, удаление окисла, вакуумную диффузию мышьяка для создания скрытого слоя по всей поверхности, травление рельефа разделительных канавок, окисление рельефа разделительных канавок, осаждение поликремния, удаление монокристаллического кремния до разделительных канавок, формирование транзисторных структур в полученных карманах монокристаллического кремния, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годных структур по напряжению пробоя за счет исключения попадания фосфора в области скрытых слоев вакуумную диффузию мышьяка для создания скрытого слоя проводят до окисления кремниевых пластин.