Способ изготовления МДП больших интегральных схем Советский патент 1993 года по МПК H01L21/82 

11

ОТНОСИТСЯ К облястн

МИКр Г ЛРК ГроН1ГКИ и МПЖРТ бЫТ-Ь ИСПОЛЬзопяпо мри создании бояьших интегралных схем пп М/Ш-транзисторах.

Цель изобретения - повышение быст родействил МЛП БИС и степени чх интеграции.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1-8 представлены последовательные стадии изготовления МДП i5HC.

На исходной структуре (фиг. 1-), содержащей кремниевую подложку 1, предварительный окисел 2 кремния, слой 3 нитрида кремюШ;, противоин- версионньи слой .4 и защитньй окисел

5,формируют подзатворный диэлектрик

6,вскрывают контактные окна 7 и формируют затворы 8 из поликремиия и межсоединения 9. Удаляют окисел 10

и наносят слой 11 нитрида кремния и осуществляют его селективное травление. В окнах 12 формируют слой 13 окисла на активных областях. В окна I i проводят легирование для формирования областей 15. Наносят сло,й 16 окисла, вскрывают окна над областями 17 стока и истока и наносят слой 18 ФСС. После вскрытия контактов 19 формируют металлизацию 20.

Пример. Исходную подложку 1 кремния марки 7,5 Ом-см ориентации (100) подвергают окислению при в среде увлажненного кислорода с добавг ои хлористого водорода до толщины предварительного окисла 2 кремния 0,06 мкм. ...

Методом пиролиза дихлорсилана

в аммиаке при 750 С и пониженном давлении наносят слой 3 нитрида кремния толщиной 0,1 мкм. Па активных областях формируют фоторезистивную маску и ведут плазмохимичесжое травление слоя 3 нитрида кремния.

Не снимая фоторезистивной маски, ведут ионное легирование пассивных областей бором с энергией 100 кэВ и дозой 2 мккул/см. Полученный слой 1.4 будет препятствовать образованию паразитных каналов. После травления окисла 2 кремния, снятия фоторезиста и химобработкн подложку подвергают окислению npfi 950 с в среде водяного пара до получения защитного окисла 5 толщиной 1 мкм. При этом слой 3 нит- ртада кремния является маской, препятствующей окисленик) актигзных областей. После г;ки(:лкння трлпят тголученный

O

5

;

0

5

0

5

на слое (urrpiina кремния fi.noi) окисла, слой Зиитридя кремния, а акже , слой 2 предварительного окисла и выращивают промежуточный слой окисла кремния толщиной 0,15 мкм при 900 С. При этом происходит окисление белой полосы, расположенной по периферии активных областей. После этого проводят ионное легирование бором с энергией 75 кэВ и дозой 0,01 мккл/см для компенсации перераспределения примеси при проведенных окислениях. Затем снимают промежуточный окисел кремния и выращивают подзатворный окисел 6 кремния толщиной 0,07 мкм

о.

при 950 С в среде увлажненного кислорода с добавлением хлористого водорода.

- Фотолитографическим способом вскрывают контактные окна 7 в слое 6, наносят поликремний толщиной 0,5 мкм, проводят его легирования фосфором при 900°С до RS 15-40 Ом/а и формируют затворы 8 из поликремния и межсоединения 9 (поликремнйевые шины).

После травления поликремния удаляют с активных областей открытый слой подзатворного диэлектрика 6 и окисел 10 на поликремнии путем травления в буферном растворе на основе фтористоводородной кислоты. После химобра- ботки на всю поверхность структуры наносят пиролитическим разложением дихлорсилана в акмиаке при 800 С слой 11 нитрида кремния толщиной ;0,2 мкм.

Затем ионнохимнческим травлением

0 в хладоне-14 с применением источника ионов ИИ-400-0,15 Радикал, удаляют слой нитрида с активных областей.При этом торцы затвора и подзатворного диэлектрика с прилегающими к ним частя 5 ми подложки с областями истока и стока шириной, примерно равной толщине наггесенного ранее слоя нитрида кремния, остаются закрытыми слоем 11. Для формирования низкоомных областей ис0 точника и стока через полученные окна 12 проводят ионное легирование полученных структур фосфором с энергией 75 кэВ и дозой 1000 мккул/см и термообработку в среде водяного

5 пара при 800 С до образования на активных областях слоя 13 окисла толщиной 0,2 мкм. Затем травлением в ортофосфорной кислоте )т остатки слоя нитридя кремния 1Л тпр11Л ; члтвора н поп атпорпого диэлектрика и п образовавшиеся по краям затвора окна 1А проводят ионное легирование германием с энергией 30 кэВ и. дозой 500 мккул/см длп последующего форми- роваиии низколегированных областей 15

После этого наносят слой 16 пиро- литического окисла толгоиной 0,5 мкм II уплотйяют его при 970 с в течение 20 мин. При этом одновременно осу- ществляют активацию и разгонку йнед- реннего германия. Далее вскрьтаают в слое. 16 контактные окна над облас тямн 17 истока н стока, наносят слой 18 тгаролитического фосфоросиликатного стекла толщиной 0,9 мкм и уплотняют его при в течение 20 -мин. После вскрытия контактов 19 глубина низкоомных областей в них составляет 0,7 мкм, что обеспечивает отсутствне прожигания р-п-перехода при пжи- гании металлизации. Глубина областей 15 совместно легированныэс фосфором (при его 60КОВХ5Й диффузии) и герма- нием составляет 0,2 мкм при величине перекрытия затвором (с учетом окисления его торцов) областей истока и стока не более мкм.

После оплавления контактов 19 при 970 с в течение 15 мин а азоте фор- мйруют металлизацию 20 на осйове на- пиленного сплава алюминия и кремния (1%) толщиной 1,2 мкм. После вж 1га ни металлизации при в парах воды в течение 20 мин получают структу- . ры БИС.

Применение предлагаемого способа позволит по сравнению со способом- .прототипом повысить быстродействие МДП БИС ориентировочно на 20%, снизи |при этом разброс характеристик быстродействия на 15-20%. Кроме того, увеличение напряжения смьпсания исто сток за счёт сформированных слабо- легированных п-областей, црикы1саю Цих

к затвору, позволяет уменьшить длину капала, а следовательно, и размеры затвора, тем самым возможно повысить степень интеграцт БИС еще на 15-20%

Формула изобретения

Способ изготовления МДП больших интегральных схем, включающий создание на монокристаллической кремниево подлошсе первого типа проводимости полевого окисла, подзатворного диэлектрика на активных областях, формирование поликремниевой разводки, нанесение межслойной изоляции, формирование контактов и создание токо- проводящей разводки, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия МДП больших интегральных схем и степени их интеграции, после формирования поликремниевой разводки удаляют подзатворный диэлектрик с активных областей,наносят маскирующий слой, стойкий к термообработке в окислительной среде, например натрид кремния, удаляют его ионным травлением до вскрытия активных областей, оставляя его на торцах поликремниевых затворов и подзатворного диэлектрика с прилегающими к ним частями подложки, проводят во вскрытые окна ионное легирование примесью второго типа проводимости и термообработку в окислительной среде при 800-850 С удаляют остатки маскирующего слоя-и в полученные окна проводят легирование примесью, компенсирующей напряжения в кристаллической решетке подложки при введении в нее примеси второго типа праводимости, например германием -для фосфора, причем активацию внедренной компенсирующей примеси проводят одновременно с термообработкой ианесен- иой межслойной изоляции.

L JlJU JK OC COCOOOOOflffJ ySAj Sj ftA SA7 l fXX- -1lf{n

. « 1 « 1 .J...J.JtJUU 1 « АЯ1.ЯГ

X

X

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано при создании больших интегральных схем на ВДП-транзисторах. Цель изобретения - повышение быстродействия МДП больших интегральных схем и степени их интеграции. В способе изготовления МДП больших ральных схем создают подзатворный диэлектрик на кг емниевой подложке. Далее наносят поликремниевую разводку и удаляют подзатворный диэлектрик. Наносят нитрид кремния и селективно удаляют, оставляя его на торцах поликремниевых затворов и подзатворного диэлектрика. Во вскрытые окна проводя- ионное легирова1ние примесью другого типа проводимости, чем в подложке . После термообработки в окислительной среде при 800-850°С удаляют . остатки маскирующего слоя, а в полученные окна проводят легирование примесью, которая компенсирует напряжение в кристаллической решетке подложки. В качестве принес можно исполь- зовать, например, германий, если подложка легирована фосфором. Активацию внедренной компенсирующей примеси осуществляют одновременно с термообработкой нанесенной межслойной изоляции, после чего формируют контакты и токопроводящую металлизацию. 8 ип. i С to со Oi СО Kj

фиг.1

Jt I ir-a-vjvJT

67

1 ж .f ъ -у У- У -иижА Ьжчг угциСААлД /. 1

Фиг.г

«Wi O yyiyVVi Hjy

, iiprtjriff- r ;iTfiTr LffrjT,

фиг.З

.18

i t;«aKTop Л.Курасова

мказ 2835Тираж. Подписное

ВНИИТТИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

1-пичнопстпр пгп полигрпфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Составитель А.Фомин

Техред.Л.Сердюкона Корректор, Л. Пнлипенко