СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРУКТУР p-КАНАЛЬНЫХ МДП БИС Российский патент 1995 года по МПК H01L21/335 

Изобретение относится к микроэлектронике и предназначено для изготовления р-канальных МДП БИС с повышенным уровнем питающего напряжения.

Известен способ изготовления структур р-канальных МДП БИС, включающий нанесение на кремниевую подложку слоев оксида кремния и нитрида кремния, вскрытие в слое нитрида кремния окон на полевых и активных областях (за исключением каналов транзисторов и контактов), противоинверсионное легирование полевых и активных областей, не защищенных нитридной маской, формирование фоторезистивной маски, легирование диффузионных областей, выращивание на полевых и диффузионных областях толстого слоя оксида кремния, травление нитрида кремния и создание контактной металлизации и межсоединений. Недостатком известного способа является формирование толстого оксида кремния одновременно как на полевых, так и на активных областях. Это не позволяет создать толстый слой полевого оксида кремния, так как при окислении происходит сегментация примеси растущим слоем оксида, что приводит к значительному уменьшению проводимости активных областей.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления структур р-канальных МДП БИС, включающий нанесение на кремниевую подложку слоев оксида кремния и нитрида кремния, вскрытие в слое нитрида кремния окон только над полевыми областями, противоинверсионное легирование полевых областей, выращивание полевого оксида кремния, удаление нитрида кремния, формирование фоторезистивной маски, легирование активных диффузионных областей, формирование слоя подзатворного оксида кремния, создание контактной металлизации и межсоединений. Этот способ позволяет сформировать толстый слой полевого оксида кремния без уменьшения проводимости активных областей за счет раздельного создания полевых и активных областей. Однако слой затворного оксида кремния, сформированный на сильнолегированных бором областях, имеет низкое пробивное напряжение (по сравнение с оксидом кремния над каналами транзисторов), что связано с уменьшением плотности затворного слоя из-за включения примеси бора растущим оксидом кремния. Это не позволяет изготовлять БИС с повышенным уровнем питания, имеющих тонкий диэлектрик затвора. Низкие значения пробивных напряжений затворного оксида кремния снижают надежность БИС.

Технический результат повышение надежности и расширение области применения БИС за счет повышения пробивных напряжений подзатворного слоя оксида кремния.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления структур р-канальных МДП БИС, включающем нанесение на кремниевую подложку слоев оксида кремния и нитрида кремния, формирования маски из нитрида кремния, противоинверсионное легирование, выращивание слоя полевого оксида кремния, удаление слоя нитрида кремния, формирование фоторезистивной маски, легирование активных диффузионных областей, формирование подзатворного слоя оксида кремния, создание контактной металлизации и межсоединений, согласно изобретению слой нитрида кремния удаляют после формирования фоторезистивной маски с активных диффузионных областей, после их легирования окисляют поверхность легированных активных областей, удаляют оставшуюся часть слоя нитрида кремния и формируют подзатворный слой оксида кремния. Таким образом, повышение пробивных напряжений слоя подзатворного оксида кремния достигается за счет селективного окисления диффузионных областей р-типа под защитой маски из нитрида кремния.

Формирование фоторезистивной маски, под защитой которой ведется легирование активных областей, проводят на слое нитрида кремния, который защищает активные области при выращивании полевой изоляции. Травление нитрида кремния в соответствии с конфигурацией маски легированию позволяет окислить активные области после их легирования. Так как длина канала задается фоторезистивной маской легированию активных областей, затворы транзисторов перекрывают активные области на величину рассовмещения. Подзатворный диэлектрик, расположенный на сильнолегированных бором областях, имеет пониженное пробивное напряжение из-за нарушений структуры оксида, вызванных включенными в диэлектрик атомами бора вследствие эффекта сегрегации. Это значительно снижает общую величину пробивного напряжения подзатворного диэлектрика. Поэтому операция селективного окисления легированных бором областей (в том числе и областей, расположенных под затворами транзисторов), которая проводится с использованием защитной маски из нитрида кремния, расположенной на областях каналов транзисторов, позволяет значительно увеличить толщину слоя подзатворного оксида кремния на активных областях и повысить его пробивное напряжение. При этом толщина слоя оксида кремния ограничивается только требованиями к сопротивлению активных областей, которое повышается при увеличении толщины слоя оксида из-за эффекта сегрегации легирующей примеси. Так, например, при изготовлении БИС КР 1043-ВГ с уровнем рабочего напряжения 35 В, над каналами транзисторов формируется затворный оксид кремния толщиной 0,09 мкм, а на диффузионных областях толщиной 0,4 мкм. При последующих операциях травления удаляется приблизительно 0,2 мкм слоя оксида. Таким образом, конечная толщина слоя оксида кремния на активных областях, расположенных под затвором, составляет приблизительно 0,2 мкм, что позволяет увеличить пробивное напряжение подзатворного оксида кремния до 70 В. При изготовлении схем с более высоким уровнем рабочего напряжения возможно повысить пробивное напряжение путем увеличения толщины оксида.

Выбор условий окисления активных областей определяется в основном требованиями к конечному сопротивлению активных областей. Например, если сопротивление областей, легированных бором, перед окислением составляло 25-30 Ом/кв, то после окисления при температуре 1000^оС в течение 50 мин в атмосфере водяного пара с последующим отжигом в течение 1 ч в атмосфере кислорода, сопротивление активных областей составляет 40-450 м/кв.

Такое повышение сопротивления можно устранить, проводя окисление при более высоких температурах. Таким образом, конкретные режимы формирования слоя защитного оксида кремния на активных областях определяются конкретными требованиями к электрофизическим параметрам подзатворного диэлектрика и активных областей и зависят от конструкционных и технологических особенностей изготовляемых БИС.

Увеличение пробивных напряжений подзатворного оксида кремния позволяет повысить надежность БИС и изготовлять схемы с повышенным уровнем питания, т. е. расширить область применения БИС.

Использование: микроэлектроника, технология изготовления p-канальных МДП БИС с повышенным уровнем питающего напряжения. Сущность изобретения: при изготовлении структур p-канальных МДП БИС на кремниевую подложку наносят слои оксидан нитрида кремния, формируют маску на активных областях, проводят противоинверсионное легирование, выращивают слой полевого оксида кремния, формируют фоторезистивную маску, удаляют нитрид кремния с активных диффузионных областей, легируют активные диффузионные области и окисляют их поверхность, формируют подзатворный диэлектрик, создают контактную металлизацию и межсоединения. Способ позволяет повысить надежность и расширить область применения БИС за счет повышения пробивных напряжений позатворного слоя оксида кремния.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРУКТУР p-КАНАЛЬНЫХ МДП БИС, включающий нанесение на кремниевую подложку слоев оксида кремния и нитрида кремния, формирование маски из нитрида кремния, противоинверсионное легирование, выращивание слоя полевого оксида кремния, удаление слоя нитрида кремния, формирование фоторезистивной маски, легирование активных диффузионных областей, формирование подзатворного слоя оксида кремния, создание контактной металлизации и межсоединений, отличающийся тем, что слой нитрида кремния удаляют после формирования фоторезистивной маски с активных диффузионных областей, а после легирования активных диффузионных областей их поверхность окисляют и удаляют оставшуюся часть слоя нитрида кремния, затем формируют подзатворный слой оксида кремния.