СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЕМНИЕВЫХ N-P-N ВЧ-ТРАНЗИСТОРНЫХ СТРУКТУР Советский патент 1994 года по МПК H01L21/331 

Изобретение относится к производству полупроводниковых приборов, в частности к технологии изготовления кремниевых n-p-n-транзисторов, и может быть использовано в производстве мощных ВЧ- и СВЧ-транзисторов и биполярных интегральных микросхем.

Целью изобретения является улучшение частотных и усилительных свойств транзисторных структур при увеличении выходной мощности.

На фиг. 1 показана структура с легированным слоем; на фиг. 2 - структура с защитным слоем; на фиг. 3 - структура с сформированным эмиттером; на фиг. 4 - структура транзистора.

Принятые условные обозначения: подложка - 1, эпитаксиальный слой - 2, легированный слой - 3, окисел - 4, нитрид кремния - 5, эмиттерная область - 6, окисел - 7, слой фосфоросиликатного стекла - 8, ионное легирование - 9, эмиттер - 10, база - 11, металлизация - 12.

П р и м е р. На кремниевой подложке n-типа проводимости с высокоомным эпитаксиальным слоем (10 КЭФ 2,0/250 ЭУЭС 0,01) формируют слой n-типа проводимости ионным легированием или диффузионной загонкой бора до значения поверхностного сопротивления R_ss = 60-70 Ом/квадрат. На поверхности слоя формируют термическим окислением слой двуокиси кремния толщиной 20-70 нм и наносят на него слой нитрида кремния толщиной 70-90 нм за счет реакции дихлорсилана с аммиаком в среде азота при Т = 710±5^оС. Затем через фоторезистивную маску (на чертеже не показана) путем плазмохимического травления в разряде хладона-218 на установке "Плазма-60ОТ" удаляют слои нитрида и двуокиси кремния, оставляя их на месте расположения будущей эмиттерной области, после этого проводят термическое перераспределение базовой примеси слоя в условиях окисления открытой поверхности кремния в две стадии: сначала в среде сухого и увлажненного кислорода при Т = 950^оС до толщины слоя двуокиси кремния 0,6-0,9 мкм, потом при Т = 1100^оС до R_s = 150-500 Ом/квадрат, например 200 Ом/квадрат в эмиттерном окне. После этого удаляют в окне путем плазмохимического травления в разряде хладона-14 непрокисляющуюся маску из нитрида кремния, оставляя слой, и проводят через него легирование эмиттерной примесью: сначала фосфором из хлорокиси фосфора при Т = 980^оС до R_s = 8-12 Ом/квадрат с образованием слоя фосфоро-силикатного стекла (ФСС), затем ионным легированием мышьяком через слой ФСС с энергией ионов 140 кэВ и дозой 290 мкК/см². Затем проводят термообработку в кислороде при Т = 1000^оС до глубины эмиттера около 0,5 мкм при толщине активной базы около 0,45 мкм. После этого вскрывают контакты к эмиттеру и базе путем удаления ФСС с области эмиттера и части окисного слоя над областью пассивной базы и создают металлизацию эмиттера и базы на основе молибдена и алюминия. Полученная транзисторная структура имеет глубины залегания 0,35 мкм пассивной базы и 0,45 мкм активной базы и ширину зоны суже ния базы по периметру эмиттера около 0,2 мкм.

Более предпочтительным для сохранения предварительно созданной утонченной части базовой области и исключения генерации дислокаций в диффузионном слое является использование для формирования эмиттера одновременной диффузии фосфора и мышьяка или фосфора или сурьмы после загонки их путем ионного легирования при соотношении доз D_AS : D_Р = 1000: 7, (56) Патент Японии N 49-29109, кл. Н 01 L 11/00, 7/00, опублик. 1974.

Авторское свидетельство СССР N 867222, кл. Н 01 L 21/18, 1980.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КРЕМНИЕВЫХ n-p-n ВЧ-ТРАНЗИСТОРНЫХ СТРУКТУР, включающий формирование в кремниевой полупроводниковой подложке базовой области, легированной бором, нанесение маскирующего слоя, стойкого к окислительной среде, например нитрида кремния, гравировку, при которой маскирующий слой, стойкий к окислению, остается в местах расположения будущих эмиттеров, термическое перераспределение базовой примеси в окислительной среде, вскрытие эмиттерных окон удалением маскирующего слоя и формирование эмиттерной области, отличающийся тем, что, с целью улучшения частотных и усилительных свойств транзисторных структур при увеличении выходной мощности, после формирования в полупроводниковой подложке базовой области перед нанесением маскирующего слоя на поверхности подложки формируют термическим окислением слой двуокиси кремния толщиной 20 - 70 нм, термическое перераспределение примеси проводят в две стадии в среде сухого и увлажненного кислорода при ( 950 ± 100)^oC до толщины слоя двуокиси кремния 0,6 - 0,9 мкм и при ( 1100 ± 50 ) ^oC в среде сухого кислорода до необходимого значения поверхности сопротивления в эмиттерном окне, например, 150 - 500 Ом/квадрат, избирательным травлением удаляют маскирующее покрытие с эмиттерного окна, а формирование эмиттера осуществляют одновременным легированием фосфором и мышьяком или сурьмой. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что легирование фосфором и упомянутой примесью осуществляют одновременно.