СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ С ПРИСТЕНОЧНЫМИ P-N-ПЕРЕХОДАМИ Советский патент 1996 года по МПК H01L21/265 

Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к технологии изготовления интегральных схем с пристеночными p-n-переходами.

Цель изобретения увеличение процента выхода годных приборов.

Дополнительное подлегирование бором активной части базовой области перед формированием эмиттера способствует залечиванию пристеночных участков акцепторной примесью.

Энергия ионов меньше 80 кэВ способствует легированию на глубину меньше, чем глубина залегания эмиттера, в результате чего происходит закорачивание эмиттера на коллектор. Увеличение энергии больше 110 кэВ способствует увеличению ширины активной базовой области, что приводит к снижению коэффициента усиления и ухудшению их частотных характеристик. При дозе легирования меньше 3,1·10¹³ см^-2 происходит повышение утечки токов коллектор-эмиттер и уменьшение выхода годных приборов.

При дозе легирования больше 9,5·10¹³ см^-2 происходит снижение эффективности эмиттера, уменьшается коэффициент усиления транзисторных структур, что также приводит к уменьшению процента годных приборов.

Маскирование коллекторного и базового контакта при подлегировании активной части базовой области может осуществляться, например, пленкой фоторезистора.

П р и м е р. В монокристаллической подложке р-типа проводимости с объемным удельным сопротивлением ρ_v= 1-10 Ом·см локально формировали n⁺-скрытые слои, методом эпитаксии наращивали пленку n-типа проводимости с ρ_v= 1-1,5 Ом·см, толщиной 1-1,5 мкм. Эпитаксиальную пленку маскировали двуслойным диэлектриком SiO₂ и Si₃N₄ толщиной 500-600 и 1200-1600 соответственно. Методом фотолитографии травили двуслойный диэлектрик и эпитаксиальную пленку на глубину 0,6-0,7 мкм. Вытравленные канавки в эпитаксиальной пленке окисляли на 0,22-0,3 мкм под защитой нитрида кремния. Плазмохимическим травлением удаляли окисел кремния со дна канавки и формировали р⁺ стопорный слой, диффузией бора с поверхностным удельным сопротивлением ρ_s= 70-85 Ом/□. После удаления боросиликатного стекла производили заполнение канавок окислом кремния толщиной 1,2-1,7 мкм, например при Т 1000^оС в парах воды и повышенном давлении (1,5-2 атм) в течение 2,5-5 ч. При этом параметры р⁺-стопорного слоя получали следующие: ρ_s= 2-3 кОм/□ толщина x_j 0,6-0,7 мкм. Далее со всей пластины удаляли двуслойный диэлектрик и формировали на меза-областях окисел кремния 700-1000 .

В фоторезистивной маске вскрывали окно под р⁺-контакт к подложке и осуществляли его формирование ионным легированием бора Е 50 кэВ и D (1-1,12) · 10¹⁵ см^-2. Вскрывали в окисле окна под глубокий коллектор и ионным легированием фосфора Е 50 кэВ и D (1,25-1,88) ·10¹⁵ см^-2формировали последний.

Далее осуществляли термический отжиг в инертной среде при Т 1000^оС в течение 30-50 мин.

При этом получали следующие параметры n⁺-глубокого коллектора: ρ_s= 60-80 Ом/ X_j 1,3-1,5 мкм и р⁺-контакта к подложке: ρ_s 50-60 Ом/□, X_i 1,4-1,5 мкм. Через окисел кремния ионным легированием бора дозой (0,94-1,87)·10¹⁴ см^-2 и Е 30-50 кэВ формировали базовую область. Осаждали нитрид кремния при пониженном давлении 0,3-0,5 мм рт.ст. при Т 800-820^оС из паров SiH₄ и NH₃ толщиной 0,13-0,16 мкм. В двуслойном диэлектрике вскрывали контактные окна и осуществляли ионное подлегирование ВF₂ активной части базовой области (будущего эмиттера) Е 80-110 кэВ и D (3,1-9,5)·10¹³ см^-2.

Осаждали пленку кремния при пониженном давлении 0,2-0,6 мм рт.ст. при Т 620-640^оС из паров SiH₄ толщиной 0,13-0,2 мкм. Далее под защитой маски фоторезиста ионным легированием бором Е 40-50 кэВ и D (1,5-1,88) ·10¹⁵ см^-2 формировали р⁺-контакт к базовой области через пленку поликремния и с последующим маскированием фоторезистом р⁺-контакта к базовой области ионным легированием As c E 50 кэВ и D (9-4)·10¹⁵ cм^-2 формировали эмиттер в контакт к глубокому коллектору.

В инертной среде производили термический отжиг ионнолегированных слоев при Т 950-1000^оС в течение 40-60 мин.

Получили следующие параметры слоев: Пассивной базы ρ_s= 400-550 Ом/□ X_j 0,4-0,45 мкм Активной базы ρ_s= 600-650 Ом/□ X_j 0,35-0,4 мкм р⁺-контакта к базе ρ_s= 70-75 Ом/□ X_j 0,4-0,45 мкм Эмиттера ρ_s= 50-60 Ом/□ X_j 0,18-0,25 мкм
После термического отжига напыляли алюминий и осуществляли разводку металла.

В таблице представлены экспериментальные результаты по измерению процента выхода годных приборов в зависимости от режимов полного подлегирования активной части базовой области.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ С ПРИСТЕНОЧНЫМИ P-N-ПЕРЕХОДАМИ, включающий формирование боковой диэлектрической изоляции, формирование глубокого коллектора, окисление меза-областей, создание базовой области, осаждение нитрида кремния, вскрытие окон в диэлектрических слоях к коллектору, активной и пассивной части базовой области, осаждение пленки поликристаллического кремния, ионное легирование вскрытых в диэлектрических слоях областей через пленку поликристаллического кремния, одновременный отжиг ионнолегированных слоев и формирование металлизации, отличающийся тем, что, с целью увеличения процента выхода годных приборов, после вскрытия окон в диэлектрических слоях проводят ионное подлегирование активной части базовой области с энергией ионов 80 - 110 кэВ дозой (3,1 - 9,5) • 10^1 3 см².

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед подлегированием активной части базовой области проводят маскирование коллекторного контакта и контакта к пассивной части базовой области.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ С ПРИСТЕНОЧНЫМИ P-N-ПЕРЕХОДАМИ, включающий формирование боковой диэлектрической изоляции, формирование глубокого коллектора, окисление меза-областей, создание базовой области, осаждение нитрида кремния, вскрытие окон в диэлектрических слоях к коллектору, активной и пассивной части базовой области, осаждение пленки поликристаллического кремния, ионное легирование вскрытых в диэлектрических слоях областей через пленку поликристаллического кремния, одновременный отжиг ионнолегированных слоев и формирование металлизации, отличающийся тем, что, с целью увеличения процента выхода годных приборов, после вскрытия окон в диэлектрических слоях проводят ионное подлегирование активной части базовой области с энергией ионов 80 110 кэВ дозой (3,1 9,5) • 10^1 3 см². 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед подлегированием активной части базовой области проводят маскирование коллекторного контакта и контакта к пассивной части базовой области.