Способ изготовления биполярных транзисторов Советский патент 1993 года по МПК H01L21/331 

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к технологии изготовления биполярных транзисторов.

Известен способ изготовления мощных ВЧ транзисторных структур, включающий диффузию контактной примеси в полупроводниковую подложку через маскирующее покрьпие, создание в мае™ кирую11ем покрытии окна под диффузию базовой и эмиттерной примесей, диф- фузионное легирование для создания базовой, а затем эмиттерной областей, причем диффузию контактной примеси

О

о ю ю

осуществляют в окислительной атмосфере до поверхностной концентрации одного порядка с концентрацией на границе перехода эмиттер-база, а окно

под диффузию, базовой и эмиттерной примесей выполняют смыкающимся с окном под контактную диффузию или частично его перекрываю1цимо При этом в случае смыкающихся окон под контактную и базовую диффузии, изготовленных с помощью лвух фотолитографических операций, - окон под базу в окисле кремния и окон под контактную базу в нитриде кремния - создают с приме31нением двух маскирующих слоев (окисла и нитрида кремния) область контактной (пассивной) базы, по своим очертапиям аналогичную охранному кольцу и повышаилцую пробивное напряжение перехода коллектор-база,, Однако применение двух фотогравировок для создания охранного кольца в виде контактной базы слишком сложно и требует достаточной ширины р,пя осуществления с ней контакта в виде проволочных выводов. Из известных наиболее близким по технической сущности является способ изготовления биполярных транзисторов включающий окисление полупроводниковой подложкиJ йотогравировку зоны охранного кольца по периферии базы транзистора, диффузию для создания дополнительной области глубокозалегаю1чего охранного кольца одинакового типа проводимости с базовой областью удаление легированного окисла и создание нового слоя маскирующего окисла, фотогравировку области базы, диффузию базы, удаление легированного окисла и создание нового слоя маскирующего окисла, фотогравировку области эмиттера, диффузию эмиттера, фотогравировку контактов к базе и эмиттеру, создание металлизации„ Недостатками этого способа являются дополнительная фотолитографическая операция для создания зоны охранного кольца, приводящая к уменьшению выхода годных приборов за счет дефектов фотолитографии 5 и увеличение площади одного транзистора за смет зоны охранного кольца с размерами, ограниченными возможностями фотолитографии 5-30 мкмс Целью изобретения является повышение процента выхода годных изделий Поставленная. цель достигается тем что в способе, включающем окисление полупроводниковой подложки, фотогравиротзку зоны охранного кольца по периферии базы транзистора, диффузию для создания дополнительной области глубокозалегающего охранного кольца одинакового типа проводимости с базовой областью, удаление легированного окисла и создание нового слоя маскирую1цего окисла, фотогравировку области, базы, диффузию базы, удаление легированного окисла и создание нового слоя маскирующего окисла, фотогравировку области эмиттера, диффузию эмиттера, фотогравировку контактов к базе и эмиттеру, создание металлизации, после окисления подложки на нее наносят нитрид кремния, проводят фотогравировку по нитриду кремния, оставляя его на области базы, осуществляют локальное окисление подложки, удаляют слои нитрида кремния и нижележащего окисла, повторно окисляют поверхность открытого кремния до толщины окисла 0,,17 мкм, проводят диффузию для созДания охранного кольца, затем удаляют последний слой окисла с области базы и ведут ее легирование На фиг„1 6 изображеяы этапы изготовления кремниевых биполярных транзисторов « На фиг„1 изображена кремниевая подложка 1 со слоем окисла 2 и участками нитрида кремния 3, стравляемыми на областях базы будущего транзистора, на фиГо2 - подложка 1 после локального окисления с образованием толстого окисла k, на фиГо 3 - подложка 1 после удаления слоев окисла 2 и нитрида кремния 3, части окисла , создания путем окисления слоя маскирующего окисла 5 на областях базы будущего транзистора с образованием по периферии базовой области переходного слоя белой полосы б и последующего формирования методом ионного легирования или диффузии областей охранного ксльца 7 типом проводимости, противоположным типу проводимости подложки, на фиго - подложка 1 с удаленным слоем окисла 5, насыщенным диффузантом, а также областей белой полосы 6 с последующим легированием области базы 8 транзистора, на фиго5 - кремниевая подложка 1 после создания окисла 9 и проведе„ия фотогравировки с образованием окон 10 под дифЛузию области эмиттера 1 1 и последующего формирования защитного окисла 12, на - подложка 1 со сформированными областями базы 8р охранных колец 7, эмиттера 11, контактных окон 13 к эмиттеру и it - к базе и металлизации эмиттера 15 и базы 1б При этом за счет меньшей маскирующей способности области переходного белой полосы 6 и номинально подобранной толщины маскирующего слоя окисла 5 происходит локальное, по периферии области базы, легирование

подложки с образованием охранного кольца 7о Одновременно окисление крения при образовании слоя 5 совместно с легированием слоя 5 при созлании зоны, охранного кольца 7 позволяет полносхь.ю. удалять переходный .слой белую полосу бо Толщина окисла 5 должна быть в пределах 0,,17 мкм поскольку толщина окисла менее 0,1 мкм не обеспечивает эффективного маскирования при ионном легирова НИИ при создании области охранного кольца. При получении толщины окисла 5 более 0,17 мкм уменьшается соотношение маскирующих способностей окисла 5 и белой полосы бо Таким образом исключается необходимость специальной фотогравировки для создания зоны охранного кольца с,

Пример. Кремниевую подложку п-типа проводимости окисляют до получения окисла 2 толщиной 200 нм и наносят слой нитрида 3 толщиной v70 нм„ После проведения фотогравировки области базы по нитриду кремния 3 проводят локальное окисление кремния при температуре в комбинированном режиме (кислород сухой - кислород влажный - кислород сухой) до толщины окисла , равной 0,6-0,8 мкм После удаления маскирующего от окисления участка нитрида кремния и нижележащего тонкого окисла кремния

подложку повторно окисляют в сухом кислороде при (200 мин) до толщины окисла 0,15 мкм Толщина толетого окисла составляет 0,3-0, мкм, Создание зоны охранного кольца проводят путем ионного легирования бором, с энергией до 30 кэВ и дозой бос мкКл с последующей диффузией (разгонкой бора) при ПБОС 3 часа в Аго После этого удаляют слой маскирую1.11его окисла совместно с зонами переходного окисла (белой полосы) и проводят необходимое легирование

области базы бором при 1150С, затем удаляют легированный бором окисело Далее идет обычный процесс формирования маскирующего слоя при Т 1150°С в сухом и влажном кислороде,

фотогравировки области эмиттера, диффузии фосфора из РС1 при Т 1050°С и последующей термообработки во влажном кислороде при Т 959С для создания областей эмиттера, фотогравировки областей контактов к эмиттеру и базе и создания металлизации.

Предлагаемый способ позволяет увеличить выход годных биполярных транзисторов за счет устранения фотолитографической операции по созданию охранного кольца и связанных с нею потерь,,

X

/

t ;N -4s J

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ, Езключающий окисяение полупроводниковой подложки, фотогравировку зоны охранного кольца по периферии базы транзистора, диф фузию для со.чдания дополнительной области глубокозалегающего охранного кольца одинакового типа проводимости с базовой областью, удаление легированного окисла и создание нового «гша.ЙГ;,,/ 1SS1S 1 слоя маскирую1цего окисла, фотогравировку области базы, диффузию базы, удаление легированного окисла и создание нового слоя маскирующего окисла, фотогрявировку области эмиттера, диффузию эмиттера, фотогравировку контактов к безе и эмиттеру, создание металлизации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью поаышения процента выхода годных изделий,после окисления подложки на нее наносят нитрид кремния, проводят фотограеировку по нитриду кремния, оставляя его на области базы, осу1цествляют локальное окисление подложки, удаляют слои нитрида кремния и нижележащего окисла, повторно окисляют повер сность открытого кремния до окисла 0,lf-0,17 мкм, проводят диффузию для создания охранного кольца, затем удаляют последний слой окисла с области базы и ведут ее легированиео

fZ fO f/

%/

Л rs

ф(/г.

Фи.6