Способ изоляции элементов интегральной схемы

Способ изоляции элементов интегральной схемы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республин

ОП ИСАНИЕ

И3ОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СЮНДЙТВЛЬСТВУ (щ 426602 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (F2) За явлано 23.04.71 (21) 1648299j26-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05.07.77. Бюллетень № 25 (45) Дата опубликования описания 1211-77

2 (Н) М, Кл. 801 4 27/00

Государственный ноннтет

Совета Мнннстров СССР оо делам нэеоретеннй н открытой (53) УДК

621.382.0(12 (OSS.Ь) (72) Авторы изобретения

В. М. Казанов и В. М. Сазанов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕМШэТОВ ИНТЕЙ. АЛЬНОЙ СХЕМЫ

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов и может быть использовано при изготовлении монолитных полупровотппековьтх интегральных схем.

В боиьтнинстве монолитных нолупровадниковых интегральных схем для электрической изоляции отдельных элементов, сформированных в монолитном блоке монокристаллического полупроводника, например кремния, использутвт допоэпппельньте обратно смещенные р-л переходы. ев

Такой способ изоляции элементов блатодаря простоте его осуществленття нантел широкое применение в производстве интегральных схем. Однако он не обеспечивает достаточно прочной электрйческой изоляции и, кроме того, создает возмож- 1ч ность образования паразнтньтх транзисторов, снижая тем самым надежность интегральных схем.

Более перспективны способы нзол щии элементов интегральной схемы при помощи разделяющих областей иэ диэлектрика, значительно вв уменьшающих паразитное влияние подложки.

Известен способ изоляции элементов интегральттой схемы прн помощи разделяющих областей иэ поликристаллического кремния путем создания иа локальных участках поверхности монокристашж 2в

Я ческой подложки окисной пленки и последующего выращивания слоя кремния. При этом на открытых участках поверхности монокристаллической нодложкн образуется монокристаллический кремний, в .сотором затем формируют элементы интегральной ахами, а иа участках, покрытых окисной пленкой, образуется поликрнсталлический кре мний, служащий межэлементной изоляпией.

Таким образом, на полупроводниковой монотсристаллическсй подложке за время одного процесса эпитаксивльного выращивания образуются островки монокристаллического кремнии, отделенные друг of щэуга имшщэутощими областями поликристаллического кремния.

Однако лри осуществлении известного способа в процессе этпттакатального выращивания по суитестврчОпеей нехнологии в pomcTopo возможно протекание следутещих реакций:

$1 + Si+ - 2 Si0;

SiC1 + 2 Н1 - Si + 4 НС1.

Взаимодействие между окисной пленкой 810е ео кремнием нриводнт к удалению пленки 810э сnosepxности кремния. В результате реакции 81С1н + 2Нэ образуется элементарный кремеий, который

426602!

О

26

55 осаждаясь на акисной пленке, образует кристаллить1, взаимодействуюпцте с окислом, что также приводит к удал нию окисной пленки с поверхности подложки. На участках, с которых в резуль. тате указанных реакций удалена окисная пленка, растет монокристаллический кремний. Это ухудшает возмояность быстрой диффузии примеси в эти области. Кроме того, эпитаксиальное осаждение кремния может быть вообще ограничено при наличии на подложке акисной пленки.

При осуществлении известного способа изоляции элементов интегральной схемы необходимо выполнить несколько противоречивых условий, а именно: свести к минимуму взаимодействие кремниевой подложки с окисной пленкой во время предварительного нагрева в процессе эпитаксиального выращивания кремния; создать одинаковые условия для одновременного осаждения образующегося элементарного кремния на окисел и на монокристалл; обеспечить условия, препятствующие взаимодействию между окисной пленкой и кристалтитами осаждающегося кремния; исключит» образование кристаллитов на незащищенных окислом участках поверхности монокристаллической подножки. Выполнение этих условий существенно ограничивает технологические возможности, затрудняет получение воспроизводимых результатов и отрицательно влияет на качество изоляции, что снижает процент выхода годных интегральных схем и, соответственно, увеличивает их себестоимость.

Цель изобретения - повышение воспроизводимости параметров приборов.

Цель достигается тем, что по предлагаемому способу на поверхности оклсной пленки до выращивания слоя кремния создают промежуточный слой из тугоплавкого материала, температура образования эвтектики которого с кремнием ниже те мпературы энитаксиального выращивания кремния. Для создания промежуточного слоя используют по меньшей мере один иэ элементов группы Мо, Л, Ti, Si.

Наличие промежуточного слоя из тугоплавкого материала исключает возможность взаимодействия окисной пленки с осаждаемым кремнием, а также исключает возможность роста монокристалла на закрытых окисной пленкой участках и образования кристаллов на открытой поверхности монокристалличе ской подложки, что позволяет обеспечить высокий процент выхода годных приборов с воспроизводимыми параметрами.

На фиг. 1-4 схематически изображена кремниевая монокристаллическая пластина на основных этапах технологического процесса обработки по предлагаемому способу.

Монокристаллическую подоложку 1 (фиг. 1) кремния р-типа проводимости, в которой предварительно посредством диффузии сформирована зона 2 с проводимостью типа п, окисляют по известной технологии. При этом на поверхности подложки 1 образуется окисная пленка 3, Затем на окисной пленке 3 (фиг.2) создают промежуточный слой 4 из тугоплавкого материала, температура образования эвтектики которого с кремнием ниже температуры эпитаксиального вырашивания кремния. В описываемом примере для создания промежуточного слоя 4 используют вольфрам (W), который напыляют на окисную пленку 3 путем электронно-лучевого испарения в вакууме, В полученной системе путем фотолитографии формируют окна 5 (фиг. 3), свободные от слоя 4 туг оплавкого материала и окисной пленки 3.

После этого эпитаксиально выращивают на подложке 1 (фиг. 4) слой кремния -по известной технологии, При этом на участках, закрытых системой окисная пленка 3- тугоплавкий материал 4, образуется поликристаллический кремний 6. а на открытых участках - монокристаллический кремний 7 и- типа проводимости.

Созданный поверх окисной пленки 3 слой 4 иэ вольфрама играет роль затравки для образования поликристаллического кремния 6 и одновременно надежной маски для исключения взаимодействия осаждаемого кремния с окисной пленкой 3.

Испытания предлагаемого способа показали, что одновреметппй рост монокристаллического и лоликристалличе ского кремния происходит в широком диапазоне температур и концентраций

SiCI< в газовой смеси нри толщинах эпитаксиального слоя кремния от 3 до 30 мкм.

Для создания промежуточного слоя4 могут быть использованы и другие тугоплавкие материалы, например молибден, титан, кремний или их сплавы.

Формула изобретения

1, Способ изоляции элементов интегральной схемы при помощи разделяющих областей из поликристаллического кремния путем создания на локальных участках поверхности монокристаллической подложки окисной пленки и последую щего выращивания слоя кремния, отличающийсяя тем, что, с целью повышения воспроизводимости параметров приборов, на поверхности окисной пленки до выращивания слоя кремния создают промежуточный слой из тутоплавкого материала, температура образования эвтектики которого с кремнием ниже температуры эпитаксиального выращивания кремния.

2. Способ по и. 1, отличающийся,тем, что для создания промежуточного слоя используют по меньшей мере один из элементов группы Мо, W, Т, S i.

426б02

Составитель П. Вернет

Техред И Клмико

Редактор И. Орлова

Корректор С. Мааалома

3ака» 2136/223

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Тираж 976 Подам сяое

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Ми метров СССР по делам нзсбретенЮ м открытии

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., a. 4/5