Способ изготовления интегральных схем
Патент 952051
Авторы
Классы МПК
Способ изготовления интегральных схем
Реферат
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, включающий операции окисления, формирования скрытых слоев, наращивания эпитаксиальной пленки, диэлектрических слоев, создания изолирующих и базовых областей транзисторных структур, вытравливания в диэлектрике эмиттерных и коллекторных окон, наращивания легированной пленки кремния, термического отжига для перераспределения примеси, обтравливания легированной пленки кремния, металлизацию, отличающийся тем, что, с целью увеличения процента выхода годных интегральных схем и повышения их надежности, после создания базовых областей формируют дополнительное маскирующее покрытие, устойчивое к травителю для пленки кремния, а обтравливание легированной пленки кремния осуществляют при формировании металлизации.
Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к производству полупроводниковых интегральных схем (ИС). Известен способ получения диффузионных областей из участков поликристаллического кремния, легированного в процессе его роста при изготовлении интегральных схем. По данному способу монокристаллическая подложка, например p-типа проводимости, маскируется диэлектрической пленкой, в которой вскрывают окна. Наращивают поликристаллический кремний, который легируют в процессе его наращивания, например, донорной примесью. Обтравливают поликристаллическую пленку таким образом, чтобы она внахлест маскировала вскрытие окна, и проводят отжиг для перераспределения примеси из поликристаллического кремния. Данный способ не обеспечивает достаточной надежности и годности интегральных схем. Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления интегральных схем, включающий операции окисления, формирования скрытых слоев, наращивания эпитаксильной пленки, диэлектрических слоев, создания изолирующих и базовых областей транзисторных структур, вытравливания в диэлектрике эмиттерных и коллекторных окон, наращивания легированной пленки кремния, термического отжига для перераспределения примеси обтравливания легированной пленки кремния, металлизации. Способ обладает тем недостатком, что при травлении поликристаллической пленки травитель взаимодействует с окислом кремния, при этом увеличивается дефектность как матричного, так и базового окисла кремния. Проведенные исследования показали, что дефектность матричного и базового окисла кремния после обработки в травителе для поликристаллической пленки увеличивается. Так, если фоновая дефектность окисла кремния составляла 2-3 деф. /см2, то после обработки в травителе для поликристаллической пленки в течение 30 с дефектность окисла кремния возросла до 30-35 деф./см2. В принципе, дефектность матричного и базового окисла можно уменьшить термическим отжигом в кислороде для перераспределения примеси из поликристаллической пленки в монокристалл. Но в этом случае происходит ускоренное прокисление поликристаллического кремния и не удается осуществить омический контакт и эмиттеру, что вызывает ухудшение характеристик ИС. При осуществлении металлизированной разводки по окислу кремния с большой дефектностью происходит закорачивание металлом диффузионных областей на подложку, что снижает процент выхода годных ИС и уменьшает их надежность. Целью изобретения является увеличение процента выхода годных интегральных схем и повышение их надежности. Цель достигается тем, что в способе изготовления интегральных схем, включающем операции окисления, формирования скрытых слоев, наращивания эпитаксильной пленки, диэлектрических слоев, создания изолирующих и базовых областей транзисторных структур, вытравливания в диэлектрике эмиттерных и коллекторных окон, наращивания легированной пленки кремния, термического отжига для перераспределения примеси, обтравливания легированной пленки кремния, металлизацию, после создания базовых областей формируют дополнительное маскирующее покрытие, устойчивое к травителю для пленки кремния, а обтравливание легированной пленки кремния осуществляют при формировании металлизации. В дополнительном маскирующем покрытии (например Ta2O5, BeO, Si3N4) вскрываются одновременно окна: контактные к базовым областям, контактные к коллекторным областям и эмиттерные. Методом фотолитографии травят окисел кремния в эмиттерных и контактных окнах к коллекторам и наращивают пленку поликристаллического кремния, производят термический отжиг для перераспределения примеси в монокристалл. Методом фотолитографии вскрывают контактные окна в поликристаллическом кремнии и окисле кремния для базы и наносят металл. Методом фотолитографии формируют разводку из поликристаллического кремния и металла. При травлении поликристаллической пленки окисел кремния защищен дополнительным маскирующим покрытием, которое не взаимодействует с травителем для поликристаллического кремния. На фиг. 1 показан разрез структуры со сформированной базовой областью, выращенным окислом кремния, где 1 подложка кремния p-типа проводимости; 2 n скрытый слой; 3 эпитаксильная пленка; 4 изолирующая пленка (окисел кремния); 5 глубокий коллектор; 6 базовая область; 7 маскирующее покрытие (окисел кремния). На фиг. 2 изображен разрез структуры с вскрытыми окнами в дополнительном маскирующем покрытии 8, где 9 окно под коллекторный контакт; 10 окно под эмиттер; 11 окно под базовый контакт. На фиг. 3 показан разрез структуры с вскрытыми окнами в маскирующем покрытии, где 12 окно под коллекторный контакт; 13 окно под эмиттер. На фиг. 4 изображен разрез структуры с нанесенной пленкой 14 поликристаллического кремния; сформированным эмиттером 15 и коллекторным контактом 16 термическим отжигом пленки поликристаллического кремния. На фиг. 5 изображен разрез структуры со сформированным контактом 17 к базовой области. На фиг. 6 изображен разрез структуры с напыленным металлом 18. На фиг. 7 изображен разрез структуры с токоведущими шинами, где 19 и 20 контакты к эмиттеру и глубокому коллектору, состоящие из поликристалла 14 и металла 18, 21 контакт к базовой области, причем в самом окне он осуществлен только металлом, а вне окна поликристаллом и металлом. Пример реализации данного способа по технологии "Изопланар". В монокристаллической подложке p-типа проводимости (Rv 0,3 10 Ом/см) локально формируют n+-скрытые слои с парамет- рами: Rs 38 40 Ом/см, Xj 3 -3,2 мкм. Методом эпитаксии наращивают пленку n-типа проводимости с Rv 0,8 1,2 Ом/см, толщиной 1,8 2 мкм. Эпитаксильную пленку маскируют двухслойным диэлектриком (SiO2 и Si3N4). SiO2 формируют термическим окислением при 1000оС в сухом O2толщиной 800 , осаждают при пониженном давлении 1 мм рт.ст. и 850 Соиз моносилана и аммиака толщиной 0,18 мкм. Методом фотолитографии вскрывают в двухслойном диэлектрике контурные окна и травят эпитаксильную пленку на глубину 1,1-1,3 мкм в травителе HF:HNO3:H2O1:19:8. Полученные контурные канавки заполняют окислом кремния при Т 1000оС и повышенном давлении 1,5 атм в течение 5 ч. Толщина окисла составляет 1,8 1,9 мкм. Далее плазмохимическим травлением удаляют с меза-областей двухслойный диэлектрик и производят окисление при Т1000оС. Толщина окисла кремния составляет 0,31 мкм. Методом фотолитографии вскрывают в фоторезисте окна под p+-контакт к подложке и ионным легированием с E 120 кэВ и D 500 мкКл/см2 бора формируют последний. Далее в окисле кремния вскрывают окна под глубокий коллекторный контакт и ионным легированием осуществляют загонку. Доза и энергия при этом составляла E 50 кэВ, D 90 мкКл/см2. Производят термический отжиг при 1000оС в течение 28 мин в среде (O2 H2O HCl N2). При этом получают следующие параметры: Rs глубокого коллекторного контакта 74-75 Ом/ глубиной 2 2,1 мкм, Rsконтакта к подложке 105-110 Ом/, глубиной 2,2 2,3 мкм. В фоторезисте вскрывают базовые окна и ионным легированием с E 120 кэВ и D 60 мкКл/см2 с последующим термическим отжигом при 1000оС в инертной среде, время отжига 20 мин, формируют базовую область с Rs 270 290 Ом/ Xj 0,6 0,63 мкм. Далее на маскирующее покрытие (окисел кремния) при 850оС и пониженном давлении 1 мм рт.ст. осаждают нитрид кремния из моносилана и аммиака толщиной 0,1-0,11 мкм. В нитриде кремния вскрывают окна под коллекторный и базовый контакты и эмиттерное окно методом жидкостного травления в дефлегмированной ортофосфорной кислоте при температуре 180оС в течение 12 мин. При этом селективность травления по отношению к SiO2составляет 1:10. Методом фотолитографии в окисле кремния буферным травителем травят эмиттерные окна. При этом селективность травления по отношению к SiO2составляет 1:50. Поликристаллический кремний наращивают при 720оС и пониженном давлении 0,5 мм рт.ст. из газовой фазы SiH4 и PH3 толщиной 0,35 -0,38 мкм с концентрацией доноров (2-3) 1020 см-3. Далее осуществляют термический отжиг в среде азота для перераспределения примеси в монокристалл. Температура отжига составляет 1000оС, время отжига 18 мин. При этом глубина диффузии составляет 0,45-0,5 мкм, Rs 18 20 Ом/. Плазмохимическим травлением поликристаллического кремния и окисла кремния вскрывают контакт к базовой области и напыляют алюминий толщиной 0,3 0,4 мкм. Плазмохимическим травлением алюминия и поликристаллического кремния формируют токоведующие дорожки и контактные площадки. Таким образом, введение дополнительного покрытия позволяет уменьшить закорачивание металла на базовую область и на подложку. Исследования, проведенные на основе измерения пористости матричного окисла кремния перед металлизацией, показали увеличение пористости в 40 раз (примерно 100 пор/см2), а с дополнительным покрытием 5 пор/см2. Измерения на основе МОП-конденсатора и тестовой разводки увеличили процент выхода годных с 30 до 90% (с дополнительным покрытием) по закороткам металла на базовую область.
Формула изобретения
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, включающий операции окисления, формирования скрытых слоев, наращивания эпитаксиальной пленки, диэлектрических слоев, создания изолирующих и базовых областей транзисторных структур, вытравливания в диэлектрике эмиттерных и коллекторных окон, наращивания легированной пленки кремния, термического отжига для перераспределения примеси, обтравливания легированной пленки кремния, металлизацию, отличающийся тем, что, с целью увеличения процента выхода годных интегральных схем и повышения их надежности, после создания базовых областей формируют дополнительное маскирующее покрытие, устойчивое к травителю для пленки кремния, а обтравливание легированной пленки кремния осуществляют при формировании металлизации.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7