Способ изготовления высокочастотного кремниевого планарного транзистора

Способ изготовления высокочастотного кремниевого планарного транзистора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Ьс + ФИТ -,g -".;

Ф

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

3l6l35

Союз Советских социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 29.Х!!.1969 (№ 1390812/26-25) МПК H 01/ 3/12 с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 01.Х.1971. Бюлле1спь ¹ 29

Дата опубликования описания 2 .Х11.1971

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете министров

СССР

УДК 621.382.002 (088.8) Авторы изобретеш1я Г. А. Викин, H. A. Королев, H. А. Кравцова и В. В. Малкова

Заявитель

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОЧАСТОТНОГО

КРЕМНИЕВОГО ПЛАНАРНОГО ТРАНЗИСТОРА

Изобретение относится к области производства полупроводниковых приборов, в частности, кремниевых высокочастотных планарных транзисторов.

Известен способ изготовления высокочастот- 5 ного кремниевого планарного транзистора, например, и-р-и типа, по которому с помощью набора фотошаблонов и применяемых в определенной последовательности операций диффузии, окисления кремния и селективного 10 травления окисла достигают образования транзисторной структуры. В процессе создания областей и-типа путем диффузии фосфора в полученный диффузией слой р-типа через окна в окисле кре;IIIHsi на поверхности окисла 15 образуется тонкий слой фосфорносиликатного стекла. Ввиду того, что типовой фоторезисг обладает плохой адгезией к фосфорносиликагному стеклу, последнее полностью удаляют с поверхности окисла. Далее на поверхность 20 окисла наносят фоторезист, экспонируют его через соответствующий фотошаблон, задубливают фоторезист при температуре, как правило, 140 — 160 С в течение 50 — б0 лтан, после чего протравливают в соответствии с получен- 25 ным на фоторезисте рисунком окна в окисле до вскрытия эмиттерных и базовых областей транзистора, к которым затем путем вакуумного напыления алюминия создают омпческие контакты. При этом типовой фоторезист имеет 30 намного лучшую адгезию к окислу кремния, чем к фосфорносплпкатному стеклу.

В то же время адгезпя фоторезиста к окислу кремния не вполне совершенна, и контуры окон в окисле кремния получаются недостаточно четкими, что сказывается, в первую очередь, на частотных свойствах транзисторов.

Кроме того, для планарных мпогоэмиттерны: транзисторов, у которых расстояние между эмпттсрной и базовой областями составляет в плане 4 — б .пкл1 и менее, возможно перемыкаппе этих областей за счет растравлпвания краев окон, что привод1гг к уменьшеншо выхода годных пздел1ш. Известно также, что окпсел кремния является недостаточной защпI0Й дзЯ тела ко:1, IсIIT0Ра илапаРHOI 0 TPанзH стора от проникновения в него алюминия, оставшегося на поверхности окисла при создании контактных площадок (из-за наличия дефектов в окисле).

11меет место взаимодействие алюминия с окислом кремния 510 при в кпганип алюминия и последующих высокотемпературных сборочных ollepaцпях. Возможно ооразование неподвижного положительного заряда в слое окисла кремния за счет создания дополнитель ь1х кислороднь1х вакансий в окисле, обусловленных адсорбцпей алюминием атомов кислорода. Защитные свойства окисла кремния ухудш аются также в результате диффузии

316135

3 ионов щелочных металлов в этот слой пр;I многократно повторяющейся операции OT iliaки поверхности кремниевой пластины.

Все эти недостатки приводят к деградации пapaметpОВ транзисторОВ и ИО!11!жспиlо пpоцента выхода годных изделий.

Цель изобретения — улучшение количества транзисторов и повышение процента выход.-! годных изделий.

Цель достигается уплотнением !оверхпости фосфорносиликатного стекла, образующего дополни 1елы!ый к 0KIlcë кре:1!Иия ilaccHBIIp) 10щий слой, и улучше!!нем адгезии типового фогорезиста к фосфорносиликатному стеклу.

Для этого после создания слоя фосфорносиликатного стекла па;!оверхности окисла крех1ния кипятят кремниевую пласп!ну В азотной и серной кислотах, термообработку се з атмосфере сначала влажного, а затем сухого KHOлорода и задубливапие экспоппрованного фоторезиста при температуре 220 — 230 С в течение 25 — 30 1!ин.

Способ изготовления планарного транзистора испытан в лабораторных и заводских условиях.

Примером технического осуществления данного способа может служить изготовление кремниевого планарпого многоэмиттерцого транзистора г-р-п типа с шириной эмигтерной полосы 4 якл и базовой полосы 6 1!к1! при расстоянии между ними 4 — 6 як,11, работающего на частотах порядка 400 Мг!1.

В качестве исходного материала используloT пластины м ар ки 1хЭФ 15, 05. Б азовые и эмиттерные слои образуют с помощью диффузии по известной планарной технологии. Слой фосфорносиликатного стекла образуется на поверхности защитного окисла одновременно с созданием эмиттерной области и-т ша. Диффузию фосфора проводят в два этапа. Первый этап («загонку» фосфора) проводят при температуре 1060 С, а второй («разгонку» фосфора) при температуре 940 С, причем время второго этапа увеличивают до 12 — 14 яин с целью получения более толстого слоя фосфор}!Осиликатного стекла.

Процесс диффузии фосфора и образование фосфорносиликатного стекла производят в атмосфере сначала влажного, а затем сухого кислорода, причем время пропускапия влажного кислорода по предлагаемому способу увеличено. Пропускание сухого кислорода в конце процесса диффузии способствует у; лоп!ению слоя стекла и уменьшению количества растворенной в нем воды. Таким образом, фосфорHîñèëèêàòíîå стекло в предлагаемом способе не только не удаляют с поверхности окисла, но принимают меры для увеличения толщины и повышения плотности его слоя. После образования слоя фосфорпосиликатного стекла íà поверхности окисла кремниевую пластину дважды помещают в кипящую азотную кислоту и держат ее там до полного ооесцвечивания кислоты. Затем пластину погружа1от на 2 — 5 1!ин в кипящую серную кислоту.

В известном спосоое операции кипячения в кислотах па данной стадии формирования транзисторной структуры не производили. Результат введения этик операций — уплотнение слоя фосфор оспликатпого стекла, частичное наращивание окисла кремния и вымывание и.:бытка фосфора с поверхности фосфорносп.1икатноl О cTpK. Ia (1 ак показали ранее. IIpOBoдившиеся исследования, именно присутствие фосфора на поверхности слоя стекла обусловливало возникновение в пем дополнительных дислокаций, за счет чего значительно ухудшались адгезпонные свойства стекла).

Непосредственно после кипячения кремниевой пластины В кислота.: проводят термообработку ее при температурах 900 †9"С сна !зла ВО Вла)кном,

Назначение PQ /0170;IIIIIT07biio „, il 70THHTb C;IOÉ стекла. Одновременно с э!1!х! увеличивается толщина слоя QKHO;Ia к17емния.

Далее па поверхность фосфорпосиликатного стекла наносят фоторсзист, экспонируют его через соответствующий шаблон, снимая защитный слой под эмиттерные и базовые контакты, и задубливают экспонироваги1ый фоторезист при температуре 220 †2 С в течение

25 — 30 1!ие с тем, чтобы повысить качество фоторезистивного слоя и улучшить его адгезию к фосфорносиликатному стеклу. В известном способе задубливанпе экспонированного фоторезиста, нанесенного на поверхность окисла кремния, проводили при температуре

100 — 140 С в течение 50 — 60 лии.

Задубленный фоторезистивный слой проявля!От, после чего вытравливают окно в запретном слое для создания контактных площадок на эмиттерных и базовых областях буферным травлением с применением плавиковой кислоты и фтористого аммония.

На границе раздела фоторезистивного ело» и слоя фосфорпосиликатного стекла скапливаются .!узырьки газа SiF:„Koòoðûå, проникая под слой фоторезиста, создают дополнительные напряжения на этой границе, из-за чего в слое фоторезнста образуются трещины. Повышение содер капия фтористого аммония в буферном тразителе приводит к увеличению концентрации отрицательных ионов фтора в растворе, которые связывают выделяющийся

SiF< в катион Sii. — . Таким образом, разруша!Ощее действ Ie продуктов реакции на границе проявленного слоя фоторезиста и фосфорносиликатного стекла сводится к минимуму.

В результате применения новых операций в процессе изготовления высокочастотного крем1!Иевого плапарного транзистора возникает дополнителыгый изолирующий слой фосфор.

:!Осилнкатного стекла, обладающий хорошими днэлектри !Соки!!и н химическими изолиру10щими ОВОЙстВаъ!и. Ь лучепаlотся также защит пые свойства окисла кремп!!!! и пассивирующai. свойства защитного cëoÿ в целом за счет того, что содержащийся в фосфорносиликатном стекле состава (SiO) „(РО) „„окисел фосфора

316135

Предмет изобретения

Составитель М, Ф. Сорокина

Тсхрсд Е. Борисова Коросктооы: Е. Н. Миронова и Е. Г. Михеева

Редактор И. А. Орлова

Заказ 334116 Изд. М 1404 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и on, рытий при Совете Миипстрог СССР

Москва, 7К-35, Раушская иаб., д. 4,5

Типография, пр. Сапунова, 2

Р20з отдает избыточный кислород слою окисла кремния SiO, что способствует уменьшению кислородных вакансий и вызванного ими неподви>кного положительного заряда в приповерхностной части окисла.

3а счет увеличения толщины окисла кремния увеличена толщина защитного слоя в целом. Уплотнение слоя фосфориосиликатного стекла делает его хорошеи маской от проникновения ионов щелочных металлов и алюминия через защитный слой в тело коллектора.

Нанесение фоторезистивного слоя иа поверхность уплотненного слоя фосфориосиликатного стекла, а также задубливаиие его в указанном ре киме улучшает адгезию типового фоторезиста к цассцвцрующему слою Ii ь сочетании с применением Tpàâèòåëÿ, содержащего повышенное количество фторида аммония, улучшает качество фотогравировки.

Применение описанного способа не вносит сколько-нибудь существенных усложнений в существующий процесс создания планарных высокочастотных транзисторов и ие требуе г применения нового специального оборудования.

Предлагаемьш способ позволяет повысить выход годных приборов после вжигания алюминия на 11 5 jp.

Способ изготовления высокочастотного кремниевого планарного транзистора, включа10 1ощий операции создания слоя фосфорносиликатного стекла иа поверхности окисла кремния, задубливания экспонированного фоторезиста, нанесенногo на поверхность пассивирующего слоя, вытравливания окон в .пассивиру15 ющем слое одновременно над эмиттерными и базозы.;1и областями для создания омических контактов к ним, отличающаися тем, что, с целью улучшения качества транзисторов, после операции создания слоя фосфорносиликат.

20 ного стекла проводят кипячение кремниевой пл11стипы в азотной и серной кислотах, термообработку ее в атмосфере сначала влажного, а загем сухого кислорода и задубливание экс.1оццрованиого фоторезиста при температуре

25 200 — 230 С в течение 25 — 30 дшн.