Способ изготовления мощных кремниевых @ -р- @ транзисторов Советский патент 1993 года по МПК H01L21/331 

Изобретение относится к полупроводниковому приборостроению, в частности, к технологии изготовления транзисторовс

Известен способ изготовления кремниевых биполярных транзисторов, включаю1ций операции получения окисного маскирующего слоя на кремниевой подложке первого типа проводимости, диффузии в базовую область примеси противоположного типа проводимости, формирования на ней маскирующего покрытия, диффузии через окна в нем примеси первого типа проводимости для создания эмиттерной области, формирования на ней изолирующего покрытия, получения контактных окон к базовым и змиттерным областям и создания металлизации..

Недостатком способа является то, что при увеличении плотности эмиттерного тока происходит оттеснение эмитО 00 терного тока к периферии эмиттерного р-п-перехода и значительное снижение выходной мощности транзистора,

ел

j:

Наиболее близким техническим решеСА) нием является способ изготовления мощных кремниевых транзисторов, включаю1ций операции внедрения базовой контактной примеси в кремниевую подложку п-типа проводимости через маскирующее покрытие, создания в маскирующем покрытии окна под диффуяию базовой и эмиттерной примесей, диффузионного легирования для получения актиансй базовой и совмещенной с ней эмиттерной области, вскрытия

контактных окон и создания токопровоЛящей разводки с

Нелостатком указанного способа является то, что при больших величинах плотности эмиттерного тока (100 3000 А/см2) происходит оттеснение эмиттерного тока к периферии перехо да эмиттер-база вследствие протекания поперечной составляющей базового тока и омическое паление напряжения на центральном участке активной базы, что ограничивает критический ток коллектора о

Целью изобретения является улучшение параметров транзисторов за счет увеличения критического тока коллектора

Поставленная цель достигается тем что в способе изготовления мощных кремниевых п-р-п транзисторов, включакхцем операции внедрения базовой контактной примеси в кремниевую под ложку п-типа проводимости через маскирую«1ее покрытиеj создания в маскируюлдем покрытии окна под диффузию базовой и эмиттерной примесей, диффузионного легирования для получения активной базовой и совмещенной с ней эмиттерной области, вскрытия контактных окон и создания токопроводящей разводки, после операции внедрения базовой контактной примеси окно закрывают защитным покрытием, а диффузию бора в базовую область проводят в окислительной среде через предварительно полученную неокисляющуюся маску на основе нитрида кремния, после чего удаляют заЕ1ИТНое покрытие с базовой области и проводят диффузию примеси в эмиттерную область„

Последовательност ь технологических операций показана на , где: фиг.1 - кремниевая подложка 1 п-типа проводимости с высокоомным эпитаксиальным слоем 2, слоем двуокиси кремния 3, слоем нитрида кремния и фоторезистивной маской 5, в которой вскрыто окно 6 для полного легирования бором области контакта 7 к базе; фиг„2 - подложка с нанесенны на нее защитным покрытием В, созданным в нем окном 9 и легированная бором область активной базы 10, фиГоЗ подложка 1 после проведения диффузионной разгонки бора с образованием окисного покрытия 11 в условиях глубокого окисления поверхности кремния в области активной базы 10, изменившей свой профиль вследствие эффекта сегрегации примеси на границе раздела двуокиси кремния - кремний, при этом область контакта 7 сомкнулась с областью базы 10, фиг ( подложка 1 после удаления окисного покрытия 11 с области активной базы 10 и проведения в то же окно диффузии донорной примеси в эмиттерную область 12, фиг.5 - подло(ка 1 после вскрытия контактных окон к области эмиттера и базы и создания двухслойной токопроводящей разводки к эмиттеру и однослойной к базе на основе высоколегированного поликристаллимеского кремния 13 и слоя алюминия

Контакт к области коллектора осуществляют с другой стороны подложкио При этом в процессе формирования базовой области, во время разгонки бора в условиях глубокого окисления поверхности кремния в окне неокисляю111егося маскирующего покрытия, например, на основе нитрида кремния, образуется плавный переход толщины окисла от величины порядка 1 мкм до тонкого 2П-200 нм подслоя под нитридом кремния о Кроме того, происходящая одновременно во время разгонки бора сегрегация примеси на границе раздела окисел-кремний приводит к изменению профиля р-п перехода базаколлектор так, что он плавно увеличивает глубину залегания к периферии базовом области, выходя затем на поверхность подложки на расстоянии от края маски большем, чем минимальная глубина залегания

После удаления покрытия с области базы (окисла, легированного бором) из окна под базовую диффузию профиль поверхности кремния имеет выгнутую линзообразную формуо При проведении в это окно диффузии донорной примеси, например для создания эмиттерной области, совмещенной с базовой, прог филь эмиттерного перехода повторяет профиль линзы и, таким образом, база созданного транзистора имеет переменную ширину, плавно увеличивающуюся к периферии и обусловленную совместной кривизной эмиттерного и коллекторного р-п переходов. При работе транзистора с большими плотностями тока (300 А/см2) оттеснение эмиттерного тока происходит в меньшей степени вследствие перераспределения омического сопротивления базы для по перечных составлякнцих базового тока в монотонно расширяющейся к перифери транзистора баяе и уровень критического тока коллектора (эмиттера) увеличиваетсяПримеро На кремниевой подложке 1 п-типа проводимости с вы сркоомным эпитаксиальным слоем 2 ,,6 , Srnпп7/ формируют термическим /:)U кэс и I окислением слой двуокиси кремния 3 толщиной 100 нм (в прелелах 20 200 ни) и наносят на него слой нитрида кремния ( толщиной 150 нм за счет реакции дихлорсилана с аммиаком в среде аяота при Т 710 С Затем через йоторезистивную маску 5 путем плазмохимического травления в установке Плазма-600 Т создают окно 6 в слое нитрида кремния и двуокиси кремния 3 и проводят через окно 6, не удаляя йотореаистивной маски 5, ионное легирование бором с энергией S5 кэВ и дозой 2 мкК/см2 в область контакта 7 к базе После удаления слоя фоторезиста 5 на всю поверхность подложки, используя ВЧ-распылеНие, наносят слой двуокиси кремния 8 толщиной (00 нм и создают в нем окно 9 под диффузию активной базы 10 Загонку бора в активную базу 10 осу1чествляют из приТ 919С с Rga105 Ом/а, затем удаляют боросиликатное стекло (на фиго2 не показано) и проводят диффузиои :уа разгонку бора в две стадии: в среде влажного кислорода при Т до Rgs:500 OM/D и при Т 1100°С до глубины залегания р-п перехода ,35 мкм. При этом на поверхности активноГ- базы 10 образуется окисное покрытие 11 тол1чиной 0, мкм, а на поверхности контакта 7 к баче 0,9-1,1 мкм„ После этого удаляют покрытие t1 с области активной базы путем обработки в буферном растворе фтористоводородной кислоты (HF:NH F:H O) и проводят во вновь открытое окно 9 активной базы ди(|)фузию эмиттерной примеси: фосфора из РОС1 при и Rg«50 OM/D с доразгонкой при Т до глубины эмиттерной облас-г ти 12 , 1 мкм и толи4ины базы ,5 мкм, после этого вскрывают контакты к эмиттеру и базе путем удаления фосфорносиликатного стекла с области эмиттера и окисного слоя с области контакта к базе, наносят слой поликристаллического кремния 13 толщиной 0,3 мкм и Ом/О, делают по нему фотогравировку, оставляя его на областях контакта к эмиттеру, затем наносят слой алюминия 1 толщиной 1 мкм и делают по нему фотогравировку токопроводящей разводки к эмиттеру и базео Применение данного способа при изготовлении транзистора, аналогичного КТ 93, позволяет увеличить критический ток коллектора с 3,5 А до s,5 А, тем самым увеличивая и его выходную мощность на 30%.,

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОУЩЫХ КРЕМНИЕВЫХ п-р-п ТРАНЗИСТОРОВ, включающий операции внедрения базовой контактной примеси в кремниевую пол ложку п-типа проводимости через маскирую1цее покрьп ие, создания в маскирующем подкрытии окна под диффузию базовой и эмиттерной примесей, дифОупионного легирования для получения активной базовой и соемещзнной с ней змиттерной области, вскрытия контактных окон и создания токопроводящей разво.оки. отличающийся тем, что, с целью улучшения параметров транзисторов за счет увеличения критического тока коллектора, после операции внедрения базовой контактfloй примеси окно закрывают защитным покрытием, а диффузию бора в базовую область проводят в окислительной среде через предварительно полученную неокисляющуюся маску на основе нитрида кремния, после чего удаляют защитное покрытие с базовой области и проводят диффузию примеси в эмиттерную область.

п /Г

J

Р d