СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИС НА ОСНОВЕ ВЕНТИЛЬНЫХ МАТРИЦ Российский патент 1994 года по МПК H01L21/28 

Изобретение относится к микроэлектронике и предназначено для создания КМОП БИС на основе вентильных матриц с поликремниевыми затворами, легированными примесью n-типа.

Известен способ изготовления БИС на основе вентильных матриц, включающий формирование базового матричного кристалла, осаждение слоя пиролитического оксида кремния и его термообработку, вскрытие контактных окон и формирование металлизации.

Недостаток способа связан с тем, что он не позволяет получить сглаживающий поверхностный рельеф структур, так как при термообработке слоя пиролитического оксида кремния не происходит его оплавление.

Наиболее близким по технической сущности к достигаемому эффекту является способ изготовления БИС на основе вентильных матриц, включающий формирование базового матричного кристалла, осаждение слоя пиролитического фосфорно-силикатного стекла, его оплавление, вскрытие контактных окон и формирование металлизации.

Этот способ устраняет недостатки, присущие предыдущему за счет оплавления слоя фосфорно-силикатного стекла, что сглаживает поверхностный рельеф структур. Однако при травлении контактных окон к диффузионным областям малой глубины возможно подтравливание монокристаллических активных областей, что может привести к прожиганию диффузионного перехода алюминиевой металлизацией. При дополнительном легировании контактных окон качество контактов БИС с конкретными функциональными возможностями. Таким образом, способ позволяет сократить количество переменных слоев без снижения качества контактных окон и снизить паразитное распределенное сопротивление сток-истоковых областей n-канальных транзисторов.

Способ осуществляют следующим образом.

На исходной кремниевой подложке марки КЭФ (100) 4,5 Ом/см с помощью стандартных операций формируют области проводимости p-типа, слой полевого оксида кремния, поликремниевую разводку, диффузионные области n-типа и p-типа и термическим окислением создают оксид кремния на диффузионных и поликремниевых областях. Далее, используя фоторезистивную маску, вскрывают в оксиде сток-истоковые области n-типа и контактные области к слою поликремния, к которым возможно контактирование металлизации первого уровня при создании БИС различного функционального назначения. Осаждают слой пиролитического фосфорно-силикатного стекла толщиной 0,7 мкм, содержащего 8-10 об.% фосфора, и проводят его оплавление при температуре 1000^оС в течение 10 мин в атмосфере кислорода. При этом происходит диффузия фосфора из слоя ФСС и формируются диффузионные области глубиной, превышающей первоначальную глубину диффузионных областей стока-истока, сопротивлением около 20 Ом/квадрат (первоначально диффузионные области стока - истока имеют сопротивление 30-40 Ом/квадрат). При этом окончательно завершается формирование базового матричного кристалла. Далее с помощью фотолитографических операций и плазмохимического травления формируют первый переменный слой - контактные окна для подключения металлизации первого уровня, с помощью которой изготавливается БИС с конкретными функциональными возможностями. При этом контактные окна вскрываются только на тех участках контактирования, с помощью которых подключается металлизация конкретной топологической конфигурации, необходимой для реализации повышается, но количество коммутирующих слоев увеличивается.

Цель изобретения - упрощение способа изготовления БИС за счет уменьшения количества коммутирующих слоев при сохранении качества контактов.

Поставленная цель достигается тем, что при способе изготовления БИС на основе вентильных матриц, включающем формирование базового матричного кристалла, осаждение слоя фосфорно-силикатного стекла, вскрытие контактных окон в слое фосфорно-силикатного стекла и формирование металлизации, при формировании базового матричного кристалла вскрывают участки стоков - истоков n - канальных транзисторов и контактных областей к слою поликремния базового матричного кристалла, осаждают слой фосфорно-силикатного стекла и проводят его термообработку, а после формирования базового матричного кристалла вскрывают контактные окна в слое фосфорно-силикатного стекла.

Вскрытие участков стоков - истоков n-канальных транзисторов и контактных областей к слою поликремния базового матричного кристалла позволяет провести дополнительное легирование активных областей n-типа и контактных областей поликремния в процессе оплавления ФСС, что снижает сопротивление контактов металлизации к этим областям, исключает прожигание металлизацией диффузионных областей n-типа и увеличивает проводимость областей стоков - истоков n-канальных транзисторов и контактных поликремниевых областей.

Вскрытие областей стоков - истоков n-канальных транзисторов и контактных областей к слою поликремния проводится на этапе изготовления базового матричного кристалла, что уменьшает число фотошаблонов и количество технологических операций, которые необходимо провести, чтобы на базе ранее сформированных БМК изготовить БИС с заданными функциями. При этом слой ФСС изолирует неподключенные участки стоков - истоков и поликремния и металлизацию. Далее стандартными операциями формируют металлизацию первого и второго уровней.

Предложенный способ, благодаря вскрытию при формировании БМК сток-истоковых областей n-типа и контактных областей к слою поликремния, к которым возможно подключение шин первого уровня металлизации при создании на основе БМК различных матричных БИС, позволяет уменьшить число фотошаблонов и количество технологических операций (без снижения качества контактов), которые необходимо провести, чтобы на базе ранее сформированных БМК изготовить БИС с конкретными функциональными возможностями.

При этом количество технологических операций, которые необходимо провести для создания БИС на базе БМК, уменьшается приблизительно на 20% (для БИС на основе вентильных матриц с двуслойной алюминиевой металлизацией).

Использование: для создания КМОП БИС на основе вентильных матриц с поликремниевыми затворами, легированными примесью n-типа. Сущность: на кремниевой подложке создают полевые поликремниевые слои и активные области двух типов проводимости, осаждают пиролитические слои оксида кремния и фосфоро-силикатного стекла. В слое стекла вскрывают контактные окна. Дополнительные контактные окна к области n-типа и поликремния вскрывают на участках возможного контактирования металлизации.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИС НА ОСНОВЕ ВЕНТИЛЬНЫХ МАТРИЦ, включающий формирование базового матричного кристалла, осаждение слоя фосфорно-силикатного стекла, вскрытие контактных окон в слое фосфорно-силикатного стекла и формирование металлизации, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа за счет уменьшения количества коммутирующих слоев при сохранении качества контактов, при формировании базового матричного кристалла вскрывают участки стоков-истоков n-канальных транзисторов и контактных областей к слою поликремния базового матричного кристалла, осаждают слой фосфорно-силикатного стекла и проводят его термообработку, а после формирования базового матричного кристалла вскрывают контактные окна в слое фосфорно-силикатного стекла.