СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИПОЛЯРНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ Советский патент 1996 года по МПК H01L21/265 

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к области производства интегральных схем (ИС).

Известен способ изготовления ИС, включающий окисление монокристаллической подложки р-типа для создания маскирующего окисла, проведение фотолитографии по двуокиси кремни SiO₂ под диффузию скрытого слоя, диффузию для создания n-типа скрытого слоя, снятие окисла и выращивание тонкого (менее 5 мкм) эпитаксиального слоя кремния р- или n-типа, осаждение слоя нитрида кремния, фотолитографию по нитриду кремния Si₃N₄; травление эпитаксиальной пленки кремния в местах, не защищенных нитридом кремния, до половины толщины эпитаксиального кремния, окисление не защищенных нитридом кремния участков эпитаксиального кремния с целью формирования боковой диэлектрической изоляции, удаление нитрида кремния, окисное маскирование и диффузию коллектора, окисное маскирование и диффузию базы, окисное маскирование и диффузию эмиттера, окисное маскирование и вскрытие контактов к эмиттеру, базе, коллектору и осаждение металлического слоя, фотолитографию по металлу и вжигание.

Известный способ (технология "изопланар") позволяет на 50% сократить размеры, занимаемые активным элементом схемы транзистором.

Недостатком указанного способа является то, что формирование базовой и эмиттерной областей выполнено с использованием разных масок, требующих топологических запасов на совмещение, что затрудняет дальнейшее снижение площади, занимаемой компонентами ИС и ухудшает быстродействие транзистора.

Наиболее близким к настоящему техническому решению является способ изготовления биполярных интегральных транзисторов, включающий формирование в подложке первого типа проводимости скрытого слоя второго типа проводимости, формирование эпитаксиального слоя второго типа проводимости, формирование боковой диэлектрической изоляции, нанесение кремния, маскирование нитридом кремния области эмиттера, формирование пассивной базы ионным легированием примесью первого типа проводимости, термическое окисление поликремния, удаление нитрида кремния, формирование активной базы и эмиттера путем полного легирования примесями первого и второго типа проводимости с последующей термообработкой, формирование контактов к активным областям транзистора.

Этот способ обеспечивает уменьшение глубин залегания областей базы и эмиттера, то есть обеспечивает уменьшение вертикальных размеров структуры.

Недостаток способа состоит в том, что в данном способе не обеспечивается совмещение эмиттерных областей с контактом к базе и коллектору, что требует дополнительных запасов на совмещение при проведении фотолитографии для формирования окон к базе и коллектору и ограничивает тем самым степень интеграции ИС.

Цель изобретения повышение степени интеграции.

Цель достигается тем, что в способе изготовления биполярных интегральных транзисторов, включающем формирование в полупроводниковой подложке первого типа проводимости скрытого слоя второго типа проводимости, формирование эпитаксиального слоя второго типа проводимости, формирование боковой диэлектрической изоляции, нанесение поликремния, маскирование нитридом кремния области эмиттера, формирование пассивной базы ионным легированием примесью первого типа проводимости, термическое окисление поликремния, удаление нитрида кремния, формирование активной базы и эмиттера путем ионного легирования примесями первого и второго типа проводимости с последующей термообработкой, формирование контактов к активным областям транзистора, одновременно с маскированием области эмиттера нитридом кремния маскируют также области контактов к базе и коллектору, а после удаления нитрида кремния одновременно с ионным легированием области эмиттера примесью первого типа проводимости легируют область контакта к базе, а одновременно с ионным легированием области эмиттера примесью второго типа проводимости легируют область контакта к коллектору, а также тем, что после формирования структуры наносят слой платины, формируют слой силицида платины на областях контактов и селективным травлением удаляют платину с остальной поверхности.

П р и м е р. Исходным материалом является подложка р-типа с n⁺скрытым слоем, на которую осаждают эпитаксиальный слой толщин 1,5 мкм с ρ v 0,3 Ом•см. После р⁺-сторонной диффузии и формирования боковой диэлектрической изоляции проводят нанесение поликремния 0,2 мкм и слоя нитрида кремния толщиной 0,15 мкм, вскрывают под защитой фоторезиста в Si₃N₄ окна для формирования областей пассивной базы и проводят в последние ионное легирование бора с Е 70 кэВ и D 20 мКл/см² через фоторезистивную маску, закрывающую контакт к коллектору (для отделения области контакта к коллектору от области пассивной базы). Затем проводят селективное низкотемпературное окисление поликремния под давлением при Т 1000^оС и Р 10 атм, в результате чего примесь под двуокисью кремния перераспределяется в кремний, удаляют нитрид кремния с будущих областей контактов к базе, эмиттеру и коллектору, проводят ионное легирование бора под защитой фоторезиста с Е 60 кэВ и D 10 мКл/см² областей активной базы и контакта к базе, далее проводят ионное легирование мышьяка под защитой фоторезистта с Е 75 кэВ и D 1500 мКл/см²областей эмиттера и контакта к коллектору. Температурный отжиг транзисторной структуры при Т 1000^оС в течении 30 мин ввиду разницы коэффициентов диффузии бора и мышьяка приводит к диффузии базы быстрее, чем эмиттера, и дает ширину эффективной базы ≈1000 . Все это позволяет получить транзистор с тонкой базой Xjб≈0,3 мкм с R_s 650 Ом/Ом/□ и мелкозалегающим эмиттером Xjэ≈0,2 мкм с R_s 35 Ом/Ом/□ ограниченным с четырех сторон окисными стенками с уменьшенными емкостями эмиттер-база. Далее, производя нанесение слоя платины толщиной 250 и сплавление ее с поликремнием при Т 510^оС с последующим удалением платины с остальной поверхности, формируют самосовмещенный слой разводки на поликремниевых электродах.

Таким образом, изобретение позволяет реализовать структуру с повышенной степенью интеграции за счет самосовмещенных контактов к эмиттеру, базе и коллектору, формируемых в одном процессе фотолитографии, и самосовмещенной разводки к областям поликремниевых электродов. Наряду с повышенной степенью интеграции предлагаемая структура обладает хорошими параметрами по быстродействию 0,2-0,3 нс/вент с мелкозалегающим As-эмиттером, ограниченным с четырех сторон окисными стенками, с уменьшенными емкостями э-б и тонкой базой с малыми временами пролета носителей.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИПОЛЯРНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ, включающий формирование в полупроводниковой подложке первого типа проводимости скрытого слоя второго типа проводимости, формирование эпитаксиального слоя второго типа проводимости, формирование боковой диэлектрической изоляции, нанесение поликремния, маскирование нитридом кремния области эмиттера, формирование пассивной базы ионным легированием примесью первого типа проводимости, термическое окисление поликремния, удаление нитрида кремния, формирование активной базы и эмиттера путем ионного легирования примесями первого и второго типа проводимости с последующей термообработкой, формирование контактов к активным областям транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения степени интеграции, одновременно с маскированием области эмиттера нитридом кремния маскируют также области контактов к базе и коллектору, а после удаления нитрида кремния одновременно с ионным легированием области эмиттера примесью первого типа проводимости легируют область контакта к базе, а одновременно с ионным легированием области эмиттера примесью второго типа проводимости легируют область контакта к коллектору.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после формирования структуры наносят слой платины, формируют слой силицида платины на областях контактов и селективным травлением удаляют платину с остальной части поверхности.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИПОЛЯРНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ, включающий формирование в полупроводниковой подложке первого типа проводимости скрытого слоя второго типа проводимости, формирование эпитаксиального слоя второго типа проводимости, формирование боковой диэлектрической изоляции, нанесение поликремния, маскирование нитридом кремния области эмиттера, формирование пассивной базы ионным легированием примесью первого типа проводимости, термическое окисление поликремния, удаление нитрида кремния, формирование активной базы и эмиттера путем ионного легирования примесями первого и второго типа проводимости с последующей термообработкой, формирование контактов к активным областям транзистора, отличающийся тем, что, с целью повышения степени интеграции, одновременно с маскированием области эмиттера нитридом кремния маскируют также области контактов к базе и коллектору, а после удаления нитрида кремния одновременно с ионным легированием области эмиттера примесью первого типа проводимости легируют область контакта к базе, а одновременно с ионным легированием области эмиттера примесью второго типа проводимости легируют область контакта к коллектору. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после формирования структуры наносят слой платины, формируют слой силицида платины на областях контактов и селективным травлением удаляют платину с остальной части поверхности.