Способ изготовления интегральных схем Советский патент 1993 года по МПК H01L21/26 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении интегральных схем (ИС) с вертикальной диэлектрической изоляцией, имеющих повышенную радиационную стойкость к у-облучению.

Цель изобретения - повышение радиационной стойкости схемы и у-облученмю с одновременным улучшением качества межэлементной изоляции.

П р и м е р. На пластину кремния типа КБД 0,3 076 мм ориентации 111 .со скрытым h -слоем, легированным сурьмой до концентрации 5 10 ® См . на установке УНЭС-2ПКА наращивают эпитаксиальный слой монокристаллического кремния р-типа р 0,6 Ом-см, толщиной 1,5±0,2 мкм путем термического разложения моносилана, затем структуру окисляют 8 сухом кислороде при.1000°С а течение 35 мин до создания слоя S102 толщиной 500 А. Путем пиролити- ческого осуждения на -поверхности слоя 5Ю2 создают слой нитрида кремния толщ1 5- ной 0.2 мкм, на который наносят слой фоторезиста с топологическим рисунком вертикальной диэлектрической изоляции. В открытых участках структуры ионно-г лаз- менным травлением на установке Плазиа- 600 удаляют слои S102 и SIsM S и эпитаксиальном слое выгравлывают зе.ртк кальныз канавки на глубину 1,1 ккм. После удаления фоторЭокстз Л химической очистки поверхнооти в области канйгюк создают диэлектрическую изоляцию из SlOi, окисляя кремний на глубину si2,2 .мкм при повышенном давлении парса воды. Параметры процесса гидротермального окисления сл.е дую щез; температура 1050°С, давление паров воды 0,2 МПй, время окмс- ления 3SO мин.

На следующей операции удаляют химй-

ческим травлением участки SiO. - Si окислением по режиму сухой - влажный - сухой кислородтфи получакэт слои маскирующего окисла толщиной 0,4 мкм по всей поверхности апитзксиального слоя. Формируют активные и пассивные элементы интегральной схемы и защищают поверхность с планарной стороны слоем ЗЮ2 ТОЛЩИНОЙ 0,35 мкм. Глубины залеганий . эмиттерного и коллекторного р-п-р-перэхо- дов следующие: 0.8 мкм. р {п ) 1,1 мкм, а площадь, занимаемая вентилам из двух транзисторов, - 1200 мкм.

На поверхность структуры с планаряой стороны методом центрифугирования наносят слой фоторезиста марки ФП-25 толщи н о и 5 мкм. а котором методом экспонирования через фотошаблон и трзвг/,

10

15

20

25

30

т г;

W

43

5(1

ТвГр. ПО70К

1 10 частнц/с Л Прм

У-л

. гениагл до пассипирующего слгхч вс/чрыза- iOT аертмка/тьные канавки, геометрический рисунок и поперечные размеры которых повторяют рисунок межалемемтиой верти- ка.пьной д 5электрической изоляции. За- --ГЙМ, не удаляя .слоя фоторезмста, пластину со структурами ИС помещают в облучатель- иую установку АОИ с источниками «-частиц на основе изотопа , в которой, предвар.ителько регулируя давление газа и расстояние пластины от радиоизотопного источника, устанавливают глубину пробега а-частиц в фоторезисте - 5 мкм. что с учетом средиекбадратичного разброса длин пробега ±0,5 мкм обеспечивает радиационную обреботку пасс пл-трующего слоя. Мно -част|,1ц выбирают ом в не заиднщен- ных фоторезистом участ. -:зх а-частицы проникают, на глубину 5 .мкм. ойрозуя РД (радиационные дефекть). и по.ц c.. еер- тикаль1шП диз.г1е;;тр,1ческой изоляц и в KpeiMH-i U .

Далее, и ккслородной n/ias -ie из установке Плаг.мз-600 очищают поаерх.чость пластин от елся фоторезиста м пластины с кззрцееой кассете з;;гружо1от на 7 мин а рабо сую зону диффузионной печи С.ДО- 125/ЗА, где проаодпт термообрзботку при . GSO - C в тя -;-51-;ие 40 мин,

Ма заключ чтольном srsne 1 зготовле1 ия ИС стандйртныии технолоп.1чесс(И(.:; | опора- создают электрические сое, Аииения между з/1ер--1ектами схемы.

Злектрические параметры ИС измеряли нз озтоматизировйИ( системе Ллда-ИБ. Д/;Я анализа бь;ло взята следую ид;;; , группа статических паргметров: Увых оь;ходн&з напряжение высокого уровня: и,.|/х° - выходное напря кен( низкого уровня; lux - иходной ток. высокого уро&ня; пх - входной ток низкого уровня. Прцр|О.жонно8 напряже- H/iu питания составляло - 5,2 В. На п. шстине проводил:-; 100%- ую проверку схем нафук- ;ц онирОБание и строили гистрограммы распредепения г;арамотроз. по оси V дь1вали от -|0шенио чис.аб фу|-па ио1 Ирую- щих схем по измерйеыогчу параметру к полному чйсяу схем на г.лзсткне. по оси X - .2нкя апалигнрузмого пзрз.мегра. Раз- бракоаку на го,чные схемы лpoвoдv ли со- TexiKi iecKi-iM ус/1св;1лм бКО, 348 297 ТУ. Таи, например, по укйзанным ТУ годны- Mii йз,яютc ИС с величинами, Jubix° 1,0 8, iax s; 50 м.чА.

Использование в технолог /, процессе операций радиационно-термическо й обработки (ин-гегрз/гькыЯ поток Ф- 1,0 х 10 чэстиц/с.м , Тот;-.;мгл 650°С при&одило к

увеличению процента выхода годных схем по параметру UBX . Следует отметить, что параметры процесса радиационно-терми- ческой обработки Ф 5,010 частиц/см и Тотж 700°С обеспечивали еще большую минимизацию в разбросах значений вх на пластине, однако при этом несколько уменьшался потолок абсолютной радиационной стойкости схем по сравнению с максимально достигнутым.

Для оценки долговременной стабильности электрических параметров схемы, изготовленные согласно предлагаемому способу и способу-прототипу, подвергали ускоренному старению (хранение 500 ч и при 125°С). После испытаний приборы обеих партий имели примерно одинаковый процент отказов (0,78 и 0,83%) и деградации электрических характеристик не наблюдалось. Это значит, что рэдиационно-термиче- ская обработка интегральных схем.по предлагаемому способу не вноситрад1 1аци- онных повреждений неустойчивых в диапазоне рабочих температур приборое.

Изготовление ИС испытывали на радиационную стойкость электрических параметров и .)А-облучение (установка МРХ 25М, интенсивность потока 580 Р/с, температура облучения ), Поток абсолютной радиационной стойкости соответствовал дозе облучения, при которой изменение наиболее радиаиионночувстоительного параметра ИСсостзйлллс 10%.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, включающий создание с лланаряой стороны кремн 1евой пластины п - СЛОЙ путем диффузии донорной примеси, наращивание эпитаксиальной пленки кремния, нанесение маскирующих слоев ; двуокиси нитрида кремния, формирование вертикальных диэлектрических разделительных областей с использованием локальногоокислениякремния, формирование активных и пассивных элементов схемы путем ионной имплантации и диффузионной разгонки примесей, защиту поверхности слоем двуокиси кремния,. вскрытие контактгшх окон, изготовление контактов и внутрисхемных электрических соединений, отличающийся тем, что. с

0

5

0

5

0

Обработка пластин путем облучения а-частицами дозами 5,0-10 - 5. частиц/см и отжиг при 550-700°С приводят к увеличению потока абсолютной радиационной стойкости до 6-9Ю Рад, по сравнению со значением 1,0-10 Рад для схем, изготовленные по действующей технологии. В то же время температура отжига 400- 500°С и указанные выше потоки обработки а-частицами не обеспечивают повышения радиационной стойкости схем по сравнению с действующей технологией. Следует отметить, что без отжига отказы схем наблюдались после обработки а-частицами Ф 5,0-10 частиц/см , Параметры процесса радиационно-термической обработки ,0-10 частиц/см и температура отжига 700°С не обеспечивают существенного повышения радиационной стойкости ИС к )-облученмю.

Предлагаемый способ изготовления ин- тенграль,чых схем обеспечивает повышение радиационной стойкости схемы к у-облучению: позволяет повысить процент выхода годных изделий по параметру 1вх ; не требует дорогостоящего оборудования и совме-- стмм г. групповым технологическим процессом мзготовлемия элементов по пла- нарной технологии. (56) Патент США N ,

КЛ.1

L 21/306,

f O.

л иторско.е СЕо Здйтельство СССР №950106, кл/Н 01 L 21/265, 1980.

0

5

целью повышения радиационной стойкости к у - облучению с одновременным улучшением качества межэлементной изоляции, после операции за.щиты поверхности слоем двуокиси кремния с планар-, ной стороны по всей поверхности пластины наносят слой фоторезиста толщиной, равной проецированному пробегу а - частиц в нем, вскрывают а нем методом фотолитографии вертикальные канавки, геометрический рисунок которых повторяет рисунок г.:е;«элементной изоляции, и про- изасдят рздиоционную обработку пластин

0 путам облучения а - частицами дозами 10

13

U I К1ЦС1Г К1 fmJ.3OHVin iu

- 5 10 частиц / см с энергиями 0,5 - 5,5 ;МзВ, а после Ънятим фоторезиста отжига- Ют пластины в интервале температур 550 - 700 С S течение 20 - 90 мин.

|(/) а