Способ изготовления мощных вч-транзисторов

Способ изготовления мощных вч-транзисторов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (! () (51)5 Н 01 1 21/331

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

С) 4

Ql (21) 2887556/25 (22) 26.02.80 (46) 15.07.93. Бюл. 26 (72) В.Н.Глущенко (56) Патент США

hb 3512056, кл. 317 — 215, опублик. 1974.

Патент США

М 3648123, кл. 317 — 235, опублик. 1975, (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОЩНЫХ ВЧ-ТРАНЗИСТОРОВ, включающий формирование на высоколегированной nonynp0B0äHèÊoâ0é подложке, служащей колИзобретение относится к области элек.троники и может быть использовано в производстве полупроводниковых приборов, в частности дискретных транзисторов и интегральных схем.

Целью изобретения является повышение граничной частоты усиления транзисторной структуры.

На фиг. 1 показана высоколегированная полупроводниковая подложка 1 с высокоом, ным эпитаксиально наращенным коллекторным слоем 2 того же типа проводимости, что и подложка и высоколегированным эпитаксиальным базовым. слоем 3; на фиг. 2— диффуэионпые базовые слои 4; маскирующий диэлектрический слой 5; на фиг. 3— области 3, 4, окно 6, через которое сформирован эмиттер 7 и маскирующей диэлектрический слой 8; на фиг..4 — контактные окна

9, 10; 11, 12 — металлизированные контактные площадки к эмиттерной и базовой областям соответственно; разделительная лектором, высокоомного эпитаксиально наращенного слоя той же проводимости, что и подложка, эпитаксиального базового слоя, высоколегированного базового слоя, сквозь который сформирована эмиттерная область, и разделительной изоляции, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения граничной частоты транзисторов, высоколегированный базовый слой формируют эпитаксиальным наращиванием в одном процессе непосредственно после наращивания эпитаксиального базового слоя. изоляция, состоящая из канавки 13 и маскирующего диэлектрического слоя 14.

Пример. На высоколегированную полупроводниковую подложку 1 (фиг. 1) ртипа проводимости с удельным сопротивлением 0,01 Ом.см осаждают эпитаксиальным наращиванием коллекторной слой 2 того же типа проводимости, что и подложка, но большого сопротивления (1-25) Ом.см и с постоянной концентрацией легирующей примеси бора по толщине слоя.

На поверхность слоя 2 наносят также эпитаксиальным наращиванием легированный фосфором базовый слой 3, но уже противоположного подложке п-типа проводимости. Степень легирования выбирают на уровне(1-5) 10 см при толщине слоя 0,5 — 5 мкм в зависимости от требований к граничной частоте усиления по току транзисторной структуры.

При необходимости получения более высокочастотных свойств транзисторных

900759 структур соответственно формируют малые толщины базового эпитаксиального слоя с тем, чтобы при последующих термических операциях сохранить малую величину базовой диффузионной области, находящейся в необходимом соответствии с глубиной залегания эмиттерной области, Так при низкотемпературном (1283 К) гидридном (из моносилана) процессе эпитаксиального наращивания тонких пленок (1 мкм) базового слоя 3, несмотря на относительно высокую степень легирования базовая примесь практически мало разгоняется в вь|сокоомный коллекторный слой 2. И только при более высокой температуре процессов последующего выращивания маскирующего диэлектрического покрытия двуокиси кремния 5 (фиг, 2) в комбинированной среде сухого и увлажненного водяными парами кислорода (T-1373 К)— формируется базовый слой 4 (0,9 мкм) полученный термической диффузией из эпитаксиального слоя. Для более глубокой подразгонки базового диффузионного слоя используют отжиг в окислительной и нейтральной (азотной) средах при температуре

1373 — 1423 К.

Далее фотогравировкой в диэлектрическом слое 5 вскрывают окно 6, через которое загонкой бора из борного ангидрида (В20з) при температуре 1323 К с последующей термической обработкой в комбинированной среде сухого и увлажненного водяными парами кислорода (Т-1223 К) формируют эмиттерную область 7 с маскирующим ее диэлектрическим покрытием двуокиси кремния 8, При этом область эмиттера 7 входит в диффузионный базовый слой 4, полученный диффузией из высоколегированного эпитаксиального слоя 3. Толщину базовой области выдерживают на таком же уровне (0,55 мкм), что и для транзисторных структур, полученных по чисто диффузионной технологии и обеспечивающих граничную частоту усиления по току -«300 мгц.

Затем фотогравировкой вскрывают контактные окна 9 и 10 к эмиттерной 7 и базовой 3 областям и проводят их металлизацию алюминием. Металл наносят обычным электронно-лучевым способом до толщины л1,5 мкм и фотогравировкой разделяют металлизированные эмиттерные 11 и базовые 12 контактные площадки.

Разделительную изоляцию .получают фотогравировкой по диэлектрическому покрытию 5 и оттравливанием канавки 13 травителем по кремнию на основе фтористоводородной и азотной кислот. Поскольку в результате травления открывается коллектор-базового р-п перехода, то ее дополнительно защищают двуокисью кремния, полученной, например, разложением моносилана в присутствии кислорода в плазме высокочастотного разряда.

Возможно разделительную изоляцию осуществить и изоляцией р-и переходом, то есть отдельным проведением разделяющей р-диффузии сквозь базовые области 3 и 4 до смыкания с подложкой 2. Однако, такая диффузия, как правильно высоколегированная и, состоящая по меньшей мере из одной, но

15 высокотемпературной разгонки предварительно имплантированной примеси, вносит существенное изменение в диффузионное перераспределение базовой примеси, которое больше отвечает необходимости пол20 учения глубоких диффузионных слоев с широкой базовой областью, и следовательно, с меньшей граничной частотой усиления транзисторной структуры, Таким образом, получают транзисторную структуру с базовой областью, имеющей равномерное легирование примесью по вертикальной границе эмиттерного р-и перехода и градиентное ее распределение под змиттером. Диффузионное распределе30 ние примеси по толщине базовой области менее 1 мкм обеспечивает более высокочастотные свойства транзистору. Этому способствует и ускоряющее дрейфовое поле в базе. Неравномерное легирование значи35 тельно большее у эмиттерного р-и перехода, чем у коллекторного,устраняет прокол тонкой базы, обусловленный смыканием объемных зарядов обоих переходов. Это и позволяет создавать транзисторные струк40 туры с более тонкой базовой областью, увеличив граничную частоту усиления по отношению к прототипу с более толстой эпитаксиальной базовой областью. То обстоятельство, что объемный заряд эмиттер45 ного перехода со стороны базовой области не сужается к поверхности структуры, а остается равномерным по ширине высоколегированной эпитаксиальной базовой облас :.и, объединяет достоинства транзи5î сторных структур с поверхностно подлегирванной эпитаксиальной и диффузионной базой, Сохраняется характерное для мощных транзисторов с высоколегированной эпитаксиальной базой низкое напряжение

55 насыщения, а для транзисторов с диффузионной базой — высокая граничная частота усиления по току.

900759

Составитель В.Глущенко

Редактор Г.Берсенева Техред M. Моргентал Корректор И.Шулла

Заказ 2833 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101