СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРУКТУР МДП-ПРИБОРОВ Советский патент 1995 года по МПК H01L21/76 

Изобретение относится к технологии изготовления МДП-приборов и интегральных схем, в частности к формированию изолированных областей, в которых изготавливают элементы этих приборов и интегральных схем.

Целью изобретения является увеличение подвижности носителей заряда в изолированных областях кремния и сохранение исходной формы этих областей.

На фиг. 1-6 представлена последовательность операций изготовления структур МДП-приборов в соответствии с данным изобретением.

На фиг. 1 представлена кремниевая подложка после формирования пленки двуокиси кремния; на фиг. 2 структура после осаждения пленки аморфного или поликристаллического кремния; на фиг. 3 структура после маскирования участков аморфного или поликристаллического кремния нитридом кремния; на фиг. 4 структура после формирования слоя двуокиси кремния в незащищенных нитридом кремния участках; на фиг. 5 структура после импульсного отжима изолированных областей пленки кремния; на фиг. 6 сформированная структура МДП-транзистора, где: 1 монокристаллическая кремниевая подложка; 2 пленка двуокиси или нитрида кремния; 3 пленка аморфного или поликристаллического кремния; 4 подслой двуокиси кремния; 5 пленка нитрида кремния; 6 слой изолирующей двуокиси кремния; 7 затвор из поликристаллического кремния; 8 области истока и стока; 9 пленка подзатворной двуокиси кремния; 10 межслойная изоляция; 11 металлизация.

На подложке 1 из кремния КЭФ 4, 5 с ориентацией <100> формируется пленка двуокиси или нитрида кремния 2 толщиной 0,1-1 мкм (фиг. 1). На пленку 2 в реакторе пониженного давления осаждается аморфная или поликристаллическая пленка 3 кремния толщиной 0,15-0,65 мкм (фиг. 2). Далее проводятся стандартные операции по локальному окислению кремния: выращивается подслой 4 двуокиси кремния толщиной 100-1000 , на него осаждается пленка 5 нитрида кремния толщиной 500-2500 , с помощью фотолитографии пленка 5 нитрида кремния вытравляется во всех местах, кроме тех, где формируются участки под активные элементы (фиг. 3), проводится окисление в парах воды до полного прокисления пленки кремния 3 и образования слоя 6 изолирующей двуокиси кремния в незащищенных нитридом кремния местах (фиг. 4). Затем последовательно снимаются пленка 5 нитрида кремния, подслой 4 двуокиси кремния и осуществляется импульсный отжиг изолированных участков кремния ксеноновыми лампами длительностью импульса 10 мс и плотностью энергии излучения около 95 Дж/см² для перекристаллизации участков пленки 3 кремния с образованием крупных кристаллов (фиг. 5).

По стандартной технологии с затвором 7 из поликристаллического кремния на изолированных областях 3 пленки кремния изготавливают р-канальные МОП-транзис- торы с шириной канала 100 мкм и длиной канала 8 мкм (фиг. 6). Области 8 истока и стока транзисторов формируют легированием ионами бора. Подзатворная пленка 9 двуокиси кремния выращивается в хлорсодержащей окислительной атмосфере при 900^оС.

Межслойная изоляция 10 из двуокиси кремния формируется в процессе низкотемпературного окисления моносилана. Контакты к областям 8 истока и стока и затвору 7 осуществляются с помощью алюминиевой металлизации 11.

Аналогичным образом могут быть изготовлены и n-канальные транзисторы.

Данный способ имеет перед известными следующие преимущества.

Увеличивается подвижность носителей заряда в изолированных областях кремния (для электронной до 313 см²/Вс и для дырок 158 см²/Вс) за счет исключения или значительного уменьшения межкристаллитных границ в пределах одной изолированной области кремния, необходимой для формирования МДП-прибора. Это достигается тем, что при жидкофазной кристаллизации, вызванной импульсом ксеноновых ламп, монокристаллический зародыш первоначально возникает в углу в точке контакта с боковой стенкой из двуокиси кремния, где температура во время охлаждения наименьшая. Поскольку скорость кристаллизации сравнима со скоростью образования новых зародышей, то достаточно первого зародыша, чтобы в монокристалл перешла вся изолированная область кремния без образования отдельных кристаллов. При этом малый радиус закругления кремниевой пленки у дна изолирующей области из двуокиси кремния играет определяющую роль в формировании монокристаллических свойств изолированных кремниевых областей и получения кристаллографической ориентации 100.

Сохраняется исходная форма кремниевых областей при рекристаллизации за счет того, что области кремния, где формируется МДП-прибор, окружаются слоем изолирующей двуокиси кремния до рекристаллизационного отжига.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРУКТУР МДП-ПРИБОРОВ, включающий формирование на кремниевой подложке пленки двуокиси кремния, осаждение слоя поликристаллического или аморфного кремния, разделение слоя кремния на изолированные области, рекристаллизационный обжиг, отличающийся тем, что, с целью увеличения подвижности носителей заряда в изолированных областях кремния и сохранения исходной формы этих областей, слой поликристаллического или аморфного кремния разделяют на изолированные области методом локального прокисления этого слоя до пленки двуокиси кремния.