СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРУКТУР КМОП БИС Российский патент 1995 года по МПК H01L21/82 

Изобретение относится к микроэлектронике и предназначено для изготовления больших интегральных КМОП-схем.

Известен способ изготовления структур КМОП БИС [1], в котором на исходной кремниевой подложке первого типа проводимости формируют диффузионный карман второго типа проводимости, проводят диффузию бора для формирования областей стока-истока транзисторов с каналом p-типа, формируют с помощью легирования фосфором сток-истоковые области транзисторов с каналом n-типа, выращивают затворный оксид кремния и формируют металлизацию.

К недостаткам этого способа следует отнести несамосовмещение затворов транзисторов с областями стока-истока, а также использование для межсоединений только одного слоя - металлизации.

Известен способ изготовления структур КМОП БИС [2], являющийся наиболее близким по технической сути к заявляемому.

Способ заключается в том, что на кремниевой подложке, содержащей области двух типов проводимости, слой полевого и затворного оксидов кремния, формируют легированный слой поликремния, травлением создают из этого слоя затворы и шины межсоединений, формируют фоторезистивную маску и легируют диффузионные области n-типа, вновь формируют фоторезистивную маску, легируют диффузионные области p-типа и создают металлизацию.

Способ позволяет формировать дополнительный уровень межсоединений из слоя легированного поликремния и получать сток-истоковые области, точно совмещенные с затворами, так как при легировании диффузионных областей поликремниевые затворы являются маской легирования. Однако при этом толщина поликремниевого слоя должна обеспечить надежную защиту областей каналов транзисторов при легировании (особенно бором). Необходимая большая толщина поликремниевого слоя не позволяет уменьшить поверхностный рельеф структур, что необходимо для изготовления БИС высокой степени интеграции. Кроме того, для формирования поликремниевой разводки и диффузионных областей необходимо использовать три фоторезистивные маски.

Указанные недостатки позволяет устранить предлагаемый способ изготовления КМОП БИС, который заключается в том, что на кремниевой подложке, которая содержит области двух типов проводимости и слои полевого и затворного оксидов кремния, формируют слой легированного поликремния и фоторезистивную маску в соответствии с конфигурацией затворов n-канальных транзисторов, а также примыкающих к ним поликремниевых шин межсоединений (например, контактных областей) и других поликремниевых областей БИС, определяемых конкретной топологией микросхемы. После травления поликремния, не снимая фоторезистивной маски, проводят легирование активных диффузионных областей n-типа. При этом диффузионные области p-типа не легируются. Создают фоторезистивную маску в соответствии с затворами p-канальных транзисторов и остальной части поликремниевой разводки, не сформированной ранее. Травят поликремний и, не снимая фоторезиста, легируют активные диффузионные области p-типа. При этом ранее сформированные поликремниевые элементы и активные диффузионные области n-типа защищены от травления и легирования фоторезистивной маской. Далее формируют металлизацию БИС.

На фиг. 1 показана структура, содержащая кремниевую подложку 1 со сформированными областями карманов 2, полевым 3, затворным 4 слоями оксида кремния, после травления слоя поликремния с помощью фоторезистивной маски 5 для сформирования затворов 6 n-канальных транзисторов, соответствующих шин межсоединений 7 и формирования диффузионных областей n-типа 8.

На фиг. 2 - структура после формирования фоторезистивной маски 9 и травления слоя поликремния для задания затворов 10 p-канальных транзисторов, соответствующих шин межсоединений 11 и формирования диффузионных областей p-типа 12.

Изобретение реализуется следующим образом.

На кремниевой пластине 1 КДБ, 12 Ом х х см ориентации /100/ формируют области карманов n-типа 2, полевой 3 и затворный 4 слои оксида кремния и наносят слой поликремния толщиной 0,2 мкм. Проводят диффузию фосфора в поликремний для получения проводящего слоя сопротивления около 30 Ом/кв. Формируют фоторезистивную маску 5 в соответствии с конфигурацией затворов 6 n-канальных транзисторов и части поликремниевых межсоединений 7, плазмохимическим способом травят поликремний и легированием ионами мышьяка с энергией 100 кэВ и дозой 1000 мкКул/см² создают активные диффузионные области n-типа 8. При этом активные диффузионные области p-типа 12 защищены от проникновения примеси n-типа слоем поликремния и фоторезиста 5. Снимают фоторезист 5, проводят активацию примеси мышьяка при температуре 1000^оС в течение 30 мин в атмосфере смеси кислорода и азота и формируют фоторезистивную маску 9 в соответствии с конфигурацией затворов 10 транзисторов p-типа и части еще не сформированных межсоединений 11. При этом ранее сформированные поликремниевые затворы 6 транзисторов n-типа и межсоединения 7, а также активные диффузионные области n-типа 8 защищают от травления и легирования фоторезистивной маской 9. Плазмохимическим способом травят слой поликремния и, не снимая фоторезиста 8, легируют диффузионные области p-типа 12 ионами бора с энергией 30 кэВ и дозой 200 мкКул/см. Снимают фоторезист 9, проводят окисление при температуре 850^оС в среде кислорода в течение 40 мин и наносят слой фосфорно-силикатного стекла толщиной 0,7 мкм. При оплавлении ФСС в течение 10 мин при температуре 1000^оС происходит окончательная активация внедренной примеси. Далее вскрывают контактные окна и формируют металлические межсоединения, после чего осуществляют пассивацию кристаллов.

Использование: в микроэлектронике для изготовления интегральных схем. Сущность изобретения: на кремниевой пластине формируют области карманов n-типа, полевой и затворный слои оксидов кремния и наносят слой поликремния. Легируют поликремний фосфором. Формируют маску фоторезиста с конфигурацией затворов n-канальных транзисторов и части поликремниевых межсоединений. Плазмохимически травят поликремний. Легируют его мышьяком для создания активных диффузионных областей n-типа. Удаляют маску фоторезиста, активируют примесь мышьяка. Формируют маску фоторезиста с конфигурацией затворов p-канальных транзисторов и части межсоединений. Плазмохимически травят слой поликремния, легируют диффузионные области p-типа бором. Удаляют маску фоторезиста, окисляют поверхность. Наносят слой фосфорсиликатного стекла, оплавляют его. Вскрывают контактные окна, формируют металлические межсоединения, пассивируют кристаллы. 2 ил.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРУКТУР КМОП БИС, включающий формирование на кремниевой подложке, содержащей области двух типов проводимости, слоев полевого и затворного оксида кремния, создание легированного слоя поликремния, формирование фоторезистивной маски на областях затворов и межсоединений, травление слоя поликремния, удаление маски, легирование активных областей n-типа, легирование активных областей p-типа и создание металлизации, отличающийся тем, что формирование фоторезистивной маски проводят сначала на областях затворов n-канальных транзисторов и соответствующих межсоединений и дополнительно на областях p-канальных транзисторов, затем травят слой поликремния, легируют активные области n-типа проводимости, удаляют фоторезистивную маску, проводят активацию примеси, затем формируют фоторезистивную маску на областях затворов p-канальных транзисторов, соответствующих межсоединениях и дополнительно на ранее сформированных поликремниевых элементах и областях n-типа проводимости, проводят травление слоя поликремния, легируют активные области n-типа проводимости, удаляют фоторезистивную маску и проводят активацию примеси.