Способ изготовления взаимодополняющих МДП-приборов Советский патент 1985 года по МПК H01L21/82 

Изобретение относится к интегралной микроэлектронике и может быть испольэовано при разработке и прог изводстве микросхем цифрового, линеного и аналогового применения,

Известен способ изготовления взаимодополняющих МДП приборов, содержащий следующую последовательность технологических операций: создание на поверхности полупроводниновой пластины одного типа проводимости, областей карман, создание областей сток-истоков МДП транзисторов, первого типа проводимости и охранных областей для другого типа проводимости, создание областей стоистоков МДП транзисторов другого типа проводимости и охранных област для транзисторов первого типа проводимости, создание тонкого подзатворного окисла в областях каналов МДП транзисторов, создание контактных окон к областям стоков, истоков и охраны и создание металлической разводки, выполняющей роль как невьшрямляющих контактов к областям полупроводника, так и затворов. Недостатками такого способа изгот овления взаимодополняющих МДП приборов является невозможность создания микросхем с высокой плотностью упаковки и МДП транзисторов с самосовмещенным затвором UlJНаиболее близким технический .решением, принятым за прототип, является способ изготовления взаимодополняющих МДП .приборов, включающий окисление полупроводниковой пластины первого типа проводимости, . вскрытие в окисле окон под область кармана и проведение в эту область легирования полупроводника примесью второго типа Проводимости, снятие окисла, окисление полупроводника и нанесение на него слоя нитрида кремния, вскрытие в нем областей под охранные зоны сначала одного типа проводимости и легирование через них поверхности полупроводника соответствующей примесью, а затем

вскрытие областей под охранные зоны другого типа проводимости с соответствующим легированием, выращивание в областях, свободных от нитрида кремния, окисла, удаление нитридй кремния и лежащего под ним окисла, выращивание на открьтшейся поверхности тонкого подзатворногь диэлектрика, нанесение слоя материала затворов, формирования рисунка разводки в слое материала затворов, создание ионным легированием областей стоков и истоков МДП приборов, нанесение слоя диэлектрика и вскрытие в нем контактных окон к областям стоков, истоков и затворов МДП приборов, нанесение слоя материала разводки и ее формирование Г2}.

Недостатком данного способа изготовления взаимодополняющих МДП приборов является сложность технологического маршрута, содержащего болшее число операций литографии, что приводит к уменьшению процента выхода, годных микросхем.

Целью изобретения является увеличение процента- выхода годных приборов и упрощение технологического маршрута путем снижения числа фотолитографических операций.

Цель достигается тем, что в способе создания взаимодополняющих МДП приборов, включающем окисление полупроводниковой пластины первого типа проводимости, вскрытие в окисле окон под область кармана и проведение в эту область легирования полупроводника примесью второго типа проводимости, снятие окисла, окисление полупроводника и нанесение на него слоя нитрида кремния, вскрытие в нем областей под охранные зоны сначала одного типа проводимости и легирование через них поверхности полупроводника соответствующей примесью, а затем вскрытие областей под охранные зоны другого типа проводимости с соответствующим легированием, выращивание в областях, свободных Ьт нитрида кремния, окисла, удаление . .нитpи a кремния и лежащего Под ним окисла, выращивание на открывшейся поверхности тонкого подзатвррного диэлектрика, нанесение слоя материала затворов, формирование рисунка разводки в слое материала затворов, создание ионным легированием областей стоков и истоков МДП приборов, нанесение слоя диэлектрика и вскрытие в нем контактных окон к областям стоков, истоков и затворов МДП приборов-, нанесение слоя материала разводки и ее формирования, после нанесения слоя материала затворов, вскрывают в нем окна для областей стоков-истоков МДП приборов одного типа пров димости с одновременным формированием затворов в области каналов этих приборов, проводят ионное леги рование областей полупроводника в этих окнах соответствующей примесью затем проводят вторую литографию по слою материала затвора, завершая формирование в нем рисунка, и, не снимая фоторезиста, проводят ионное легирование областей стоков-истоков МДП приборов другого типа проводимости соответствующей пРИмесью, пос ле чего наносят слой диэлектршса, вскрьшают в нем окна под контакты к областям стоков, истоков и затворов , наносят слой метадаа и прово дят его литографию. На фиг. 1-7 схематически представлены разрезы получаемой структуры взаимодополняюпщх МДП.приборов На фиг. 1 показана операция окисления кремния и нанесение фоторезис та, где 1 - кремниевая пластина, 2 - слой окиси кремния, 3 - слой фоторезиста, 4 - карман в кремниевой подложке. На фиг. 2 показана операция фотолитографии и формирование охранной области п типа, где 5 тонкий сло окисла, 6 - слой нитрида кремния, 7 - маска фоторезиста, 8 - охранная область п типа. На фиг. 3 показана операция / третьей фотолитографии,.где 9 - охранные области р типа, 10 - маска фоторезиста.. На фиг. 4 показано формирование изопланарного окисла, где 11 - изо планарный окисел кремния, 12 - тонкий окисел кремния, 13 - слой поликремния или силицида металлов, 14слой фоторезиста. На фиг. 5 показана кремниевая пластина с проведенной 5-ой фотолито графией, где 15 - области стоков истоков п - канальных транзисторов, 16--- слой фоторезиста, 17 - области стока - истока р - канальнь1х транзисторов . . На фиг. 6 показана сформированна структура, покрытая слоем ФСС, где 18 - слой ФСС, 19 - контактные окна к областям стоков - истоков транзисторов и затворов. 694 На фиг. 7 показана сформированная структура с нанесенной металлизацией, где 20 г разводка. Пример изготовления взаимодополняющих МДП приборов. На пластине кремния 1 (.) электронного типа проводимости с ориентацией (l00) и сопротивле- нием 4,5 Ом проводится окисление в сухом кислороде для получения маскирующей пленки (см.4шг.I) толщиной 0,22 мкм. Проводится первая фотолитография, проводится тонкое легирование кармана 4 сквозь окисел 2 через маску фоторезиста 3 ионами бора с энергией 100 кэВ и дозой 0,5 мк Кл, удаляется фоторезист 3, а разгонка примеси в подложке ведется в атмосфере сухого кислорода. при температуре в течение 6 ч до получение глубины залегания р-п перехода карманподложка 6,5 мкм и поверхностей концентрации J ,5-10 см . После этого производится удаление окисла 2 и выращивается заново тонкий окисел 5 (см.фиг.2) толщиной 0,06 мкм, на который осаждается слой Si, толщиной 0,1 мкм.-Вторая фбтолитография (см.фиг.2 формирует охранные области п типа проводимости для р - канальных транзисторов и производится травление слоя 81зМ4. Ионное легирование охранных облас-. тей 8 проводится через маску фоторезиста 7 ионаьга фосфора с энергией 100 кэВ и дозой 20 мкКл. После химобработки и отжига проводится третья фотолитография Сем.фиг.3f с травлением слоя SijN 6 для формирования охранных областей р типа проводимости 9 для п-канальных транзисторов. Ионное легирование проводится через маску фоторезиста 10 в кремний ионами бора с энергией 100 кэВ и дозой 20 мкКл. Формируется изопланарный окисел П С см. фиг 4 ) толщиной 1 ,2 мкм окислением, в парах воды при температуре и давлении паров воды 10 атм, что позволяет получить концентрацию в охранных областях 8,9 около, глубине залегания рп переходов не более 1-1,2 мкм. После удаления SijN,тонкого окисла 5 и Фоторезиста проводится повторное тонкое окисление до тол5щины 0,08 мкм 12 и проводится осаж дение поликремния или силицидов тугоплавких металлов, таких как Мо, W 13.Четвертая фотолитография (см. фиг.4) формирует разводку и затворы только для п-канальных транзисторов над областью кармана 4, а области над подложкой п-типа полностью закрыты фоторезистом I4 и материа; лом затвора 13. Ионное легирование областей стоков-истоков 15 п-канальных транзисторов ведется ионами фосфора дозой 1000 мкКл с энергией 75 кэВ. Пятая фотолитография (см.. фиг.5) аналогична четвертой, но проводится для формирования р-каналькых транзисторов. Все области карманов 4 при этом закрыты фоторезистом 16. Ионное легирование облас тей стока-истока I7 р-канальных тра зисторов проводится бором энергией 50 кэВ и дозой 800 мкКл. Сформированная структура покрывается слоем фосфорно-силикатного стекла (ФСС) 18 (см. фиг.6 Утолщи.ной 0,5 мкм с содержанием фосфора 0,5 - 1%.-Для формирования структуры и стабилизации свойств стекла 69 проводится отжиг при температуре в атмосфере кислорода в тече.ние 1 ч, Шестая фотолитография формирует контактные окна 1-9 к областям стоковистоков 15,17 транзисторов и первому уровню разводки 13. После нанесения второго уровня металлизации (А :толщиной 1,2 мкм) формируют (см. фиг,7} разводку .20. Таким образом, изготовление взаимодополняющих МДП приборов настоящим способом позволяет уменьшить на одну число литографических операций . по сравнению со способом, изложенным в прототипе. С учетом того, что каждая литографическая операция, проводимая после выращивания подзатворного диэлектрика, вносит дефекты, приводящие к выходу из строя МДП приборы, и, считая вероятность .выхода из строя приборо1в от любой из этих литографий равной, можно оценить увеличение .процента выхода: годных приборов, изготовленных предлагае-г мым способом, как отношение числа литографий в прототипе, равного 5, к числу литографий в изобретении, равному 4, и равен 20 - 25%.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЗАИМОДОПОЛНЯЮЩИХ МДП ПРИБОРОВ, включающий окисление полупроводниковой пластины первого типа проводимости, вскрытие в окисле окон под область кармана и проведение в эту область легирования полупроводника примесью второго типа проводимости, снятие окисла, окисление полупроводника и нанесение на него слоя нитрида кремния, вскрытие в нем областей под охранение зоны сна:чала одного типа проводимости и легирование через них поверхности полупроводника соответствующей примесью, а затем вскрытие областей под ох- ; ранные зоны другого типа проводимости с соответствующим дегированием, выращивание в областях, свободных от нитрида кремния, окисла, удаление нитрида кремния и лежащего под ним окисла, выращивание на открывшейся поверхности тонкого подзатворного диэлектрика, нанесение слоя материала затворов, формирование рисунка разводки в слое материала затворов, создание ионным легированием областей стоков - истоков МДП приборов, нанесение слоя диэлектрика и вскрытие в нем контактных окон к областям стоков, истоков и затворов МДП приборов, нанесение слоя материала разводки и ее формирование , отличающийся тем, что, с целью увеличения процента выхода годных приборов и упрощения технологического процесса путем снижения числа фотолитографических операций, после нанесения слоя материала, затворов вскрьгоают в нем окна для областей стоков - исто(Л ков МДП приборов одного типа провос: димости с одновременном формированием затворов в области каналов этих приборов, проводят ионное легирование областей полупроводника в этих окнах соответствующей примесью, затем проводят вторую литографию по слою материала затвооо со а ра, завершая формирование в нем рисунка и не снимая резиста, проводят ионное легирование областей стоковсо истоков МДП приборов другого типа , проводимости соответствующей примесью, после чего наносят слой диэлектрика, вскрывают в нем окна под контакты к областям стоков, истоков и затворов, наносят слой металла и проводят его фотолитографию.

2 -Uje

10

Ф

r:/-4:;:.;ir-Avi - :j :.

ff щ