Способ изготовления самосовмещающихся планарных транзисторов
Патент 723984
Авторы
Классы МПК
Способ изготовления самосовмещающихся планарных транзисторов
Реферат
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ САМОСОВМЕЩАЮЩИХСЯ ПЛАНАРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ, включающий операции маскирования подложки диэлектрической пленкой, вскрытия окон, наращивания поликристаллического кремния, легированного примесью противоположного типа проводимости подложке, формирования базовой области и контакта к ней из поликристаллического кремния, создания эмиттера и металлизацию, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности компановки структур, на нижнюю диэлектрическую пленку наносят поликристаллический кремний, травят окна в пленках до подложки, наращивают низкотемпературный поликристаллический кремний, легированный примесью противоположного типа проводимости подложке, локально маскируют диэлектрической пленкой, не травящейся в травителях для двуокиси кремния и поликристаллического кремния, места будущего эмиттера, проводят термообработку для формирования базовой области, удаляют поликристаллический кремний, легированный примесью противоположного типа проводимости подложке, со всей поверхности, за исключением контакта к базе и в местах будущего эмиттера, осуществляют подлегирование базовой области и контакта к ней с выращиванием окиси кремния, травят участки верхней диэлектрической пленки и поликристаллического кремния, лежащего под ней.
Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано в производстве полупроводниковых интегральных схем. В известном способе получения самосовмещающихся полупроводниковых приборов на подложке маскированной диэлектрической пленкой формируют фиксирующую маску, а потом поочередно открывают необходимые окна в фоторезистивной маске и формируются рабочие области прибора, ионным легированием фиксация разделительных областей, глубокого контакта к коллектору осуществляется за счет формирования фиксирующей маски, а фиксация контактов к коллектору, базе и эмиттеру осуществляется дополнительным маскированием нитридом кремния данных областей без применения фотолитографии. Данному способу присущи следующие недостатки: Большое количество фотолитографических операций для получения транзисторных структур. Базовая область не фиксирована относительно разделительных и контактных областей. Известен способ изготовления самосовмещающихся планарных транзисторов, включающий операции маскирования подложки диэлектрической пленкой, вскрытие окон, наращивание поликристаллического кремния, легированного примесью противоположного типа проводимости подложке, формирования базовой области и контакта к ней из поликристаллического кремния, создания эмиттера и металлизации. В данном способе базовая область формируется из поликристаллического кремния Si*, легированного бором. Si* одновременно выполняет роль самосовмещенного контакта к базе. В Si* вскрывается окно и формируется эмиттерная область. Данный способ является наиболее близким к предлагаемому техническому решению и принимается в качестве прототипа. Данный способ обладает тем недостатком, что эмиттерная область не фиксируется относительно базового контакта, что снижает плотность компоновки структур, а эмиттерный переход частично формируется в Si*, что вызывает ухудшение характеристик транзисторных структур (повышенные токи утечки перехода эмиттер-база). Целью изобретения является повышение плотности компоновки структур. Данная цель достигается тем, что на нижнюю диэлектрическую пленку наносят поликристаллический кремний, травят окна в пленках до подложки, наносят низкотемпературный поликристаллический кремний, легированный примесью противоположного типа проводимости подложке, локально маскируют диэлектрической пленкой не травящейся в травителях для двуокиси кремния и поликристаллического кремния места будущего эмиттера, проводят термообработку для формирования базовой области, удаляют поликристаллический кремний легированный примесью противоположного типа проводимости подложке со всей поверхности за исключением контакта к базе и в местах будущего эмиттера, осуществляют подлегирование базовой области и контакта к ней с выращиванием окиси кремния, травят участки верхней диэлектрической пленки и поликристаллического кремния, лежащего к ней. При формировании совмещенного контакта к базе из Si одновременно фиксируется область эмиттера участками верхней диэлектрической планки, а эмиттерный переход формируется в объеме полупроводника. Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом. На фиг. 1 показан способ изготовления n-p-n-транзистора. Изготовление р-n-p-транзистора не вызывает трудностей. Монокристаллическая подложка n-типа 1 маскируется нитридом кремния 2 и поликристаллическим кремнием 3. Методом фотолитографии вскрывают окна в пленке 3 и 2 (фиг. 1) наращивают поликристаллический кремний, легированный бором 4, последний маскируют нитридом кремния 5 (фиг. 2). Методом фотолитографии удаляют нитрид кремния 5 со всей поверхности за исключением тех участков, где будет формироваться эмиттер и формируют базовую область 6, источником примеси для которой служит легированный поликристаллический кремний, с выращиванием SiO2-7 в участках, не защищенных нитридом кремния (фиг. 3). Далее удаляют SiO2-7, поликристаллическую пленку 4 везде, за исключением контактов к сформированной базе и мест, маскированных пленкой 5 (на чертеже данная операция не показана). В открытых участках формируют Р+-области с выращиванием SiO2-9, при этом прокисляется поликристаллическая пленка 3 (фиг. 4). Травят в открытую диэлектрическую пленку 5, поликристаллическую пленку 4, открывая окно для эмиттерной области и формируют эмиттер 10 (фиг. 5). Контактные окна для базовой области формируются в поликристаллической пленке 4, которая имеет с базовой областью контакт в местах, где сформирована р+-область 8 (фиг. 6) и производят металлизированную разводку 11, 12 (фиг. 7). В предлагаемом изобретении достигнуто совмещение базовой области с базовым контактом и с эмиттером. Следует указать, что такое совмещение достигнуто с помощью двух фотолитографических операций, т.е. при первой фотолитографии фиксируются участки под эмиттер (фиг. 3), при второй фотолитографии фиксируется базовая область и контакт к ней и автоматически совмещается эмиттер, так как его участки маскированы нитридом кремния 5. Предложенный способ пригоден для изготовления транзисторных структур как в отдельности, так и в составе ИС. При изготовлении ИС в диэлектрической пленке 2 создается фиксирующая маска, т.е. вскрываются сразу одновременно окна для разделительных областей, глубокого контакта к коллектору и для базовой области. Последовательно открываются окна и формируются области разделения и глубокий контакт соответственно. Далее операции идентичны предлагаемому изобретению. Области резисторов могут создаваться в поликристаллической пленке 4, в монокристаллической подложке 1 одновременно с подлегированием базовой области, а контакты к резисторам аналогично контактам базовой области. Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет получить транзисторные структуры, обладающие абсолютным самосовмещением как внутри структуры, так и относительно друг друга. В таком случае отсутствуют допуски на совмещение фотошаблонов при их позицировании на пластине и существенно повышается степень компановки транзисторных структур. Предложенный способ исключает формирование эмиттерного перехода в поликремнии, что улучшает характеристики структур. Расчет топологии структур при следующих допусках: ширина вскрываемых окон 3 мкм, ширина проводящих дорожек 7 мкм; расстояние между проводящими дорожками 4 мкм, показал, что транзисторная структура занимает площадь на пластине 130-160 мкм2, а в составе ИС 500-550 мкм2. П р и м е р. Монокристаллическая подложка n-типа проводимости маскируется нитридом кремния толщиной 0,1-0,15 мкм и нелегированным поликристаллическим кремнием толщиной 0,15-0,2 мкм. Методом фотолитографии вскрывают окна в поликристаллическом кремнии и Si3N4 и наращивают поликристаллический кремний легированный бором в процессе эпитакции. Концентрация бора в поликристаллическом кремнии 51017 см-3, и его толщина 0,4-0,6 мкм. Поликристаллический кремний, легированный бором, маскируется нитридом кремния толщиной 0,1-0,15 мкм. Методом фотолитографии травят верхнюю пленку нитрида со всей поверхности; за исключением тех участков, где будет формироваться эмиттер и контакт к коллектору. Термическим отжигом при Т 1150оС в течение 15 мин формируют базовую область в монокристаллической пленке n-типа проводимости. Получают параметры диффузионного слоя: x j 1-1,1 мкм, поверхностное сопротивление s 800-850 Ом/. Далее методом фотолитографии травят окисел кремния, образовавшийся при формировании базовой области и легированную пленку везде, за исключением контакта к базовой области и участков маскированных Si3N4. Осуществляют легирование участков немаскированных поликристаллическим кремнием с выращиванием окисла кремния. Глубина подлегирования составляет 0,8-0,85 мкм с поверхностным сопротивлением, равным 290-320 Ом/, при этом толщина выращенного окисла составляет 0,2-0,25 мкм. При формировании областей подлегирования происходит прокисление нелегированной поликристаллической пленки. В открытую удаляют участки нитрида кремния, травят поликристаллический кремний, находящийся под нитридом кремния, а также нижний слой нитрида кремния, находящийся под коллекторным контактом и методом диффузии формируют эмиттер и контакт к коллектору. Глубина эмиттерного перехода составляет 0,7-0,8 мкм, с поверхностным сопротивлением равным 8-9 Ом/.
Формула изобретения
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ САМОСОВМЕЩАЮЩИХСЯ ПЛАНАРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ, включающий операции маскирования подложки диэлектрической пленкой, вскрытия окон, наращивания поликристаллического кремния, легированного примесью противоположного типа проводимости подложке, формирования базовой области и контакта к ней из поликристаллического кремния, создания эмиттера и металлизацию, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности компановки структур, на нижнюю диэлектрическую пленку наносят поликристаллический кремний, травят окна в пленках до подложки, наращивают низкотемпературный поликристаллический кремний, легированный примесью противоположного типа проводимости подложке, локально маскируют диэлектрической пленкой, не травящейся в травителях для двуокиси кремния и поликристаллического кремния, места будущего эмиттера, проводят термообработку для формирования базовой области, удаляют поликристаллический кремний, легированный примесью противоположного типа проводимости подложке, со всей поверхности, за исключением контакта к базе и в местах будущего эмиттера, осуществляют подлегирование базовой области и контакта к ней с выращиванием окиси кремния, травят участки верхней диэлектрической пленки и поликристаллического кремния, лежащего под ней.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7