Способ изготовления БИС на МДП-транзисторах с поликремниевыми затворами Советский патент 1993 года по МПК H01L21/265 

Изобретение относится к микроэлектронике и может применяться в технологии изготовления статических и динамических больших интегральных схем (БИС) памяти и микропроцессоров на МДП-транзисторах с гюликремниевым затвором.

Цель изобретения - повышение выход годных и быстродействия ,

На чертеже показано графическое распределение в областях стока и истока второй примеси (кривая 1) глубиной залегания максимума ее распределени 2 от границы окисел кремния - кремний при положении максимума в точке 3, графическое распределение в областях стока, истока первой примеси (кривая 4), глубиной залегания максимума распределения 5 от границы окисел кремния - кремний при положении самого максимума в точке 6; точка 7 взаимного пересечения первой м второй примесей, Б которой концентрации их совпадают.

Пример. Монокристаллическую полупроводниковую подложку кремния р-типа проводимости, легированную бором до удельного сопротивления Ом см типа 100-1А2 ед, КББ12- 100Н60А подвергают термическому окислению при температуре Т 1000°С в кислородно-азотной среде с добавлением хлористого водорода до доо

стижения толщины двуокиси кремния 600 А. На выращенный слой осаждают слой нитрио

да кремния толщиной 1000 А, по которому осуществляют фотогравировку. Часть слоя нитрида кремния вытравливают плазмохи- мическим способом над пассивными областями структур БИС. Используя маскирующие свойства оставленного фоторезиста над активными областями структур, осуществляют имплантацию ионов бора .энергией Е 100 кэВ и дозой D 1,8 мкКл/с№ в пассивные области структур схемы. Такое прот лвоинверсионное подлеги- роеание уменьшает меж.9лементную связь увеличением порогового напряжения паразитного транзистора.

После удаления фоторезиста, используя маскирующие свойства нитрида кремния, осуществляют термическое (Г 950°С) локальное выращивание полевого (изолирующего) окисла кремния толш,иной 1,15 мкм, расположенного над пассивными областями структур.

После избирательного стравливания плазмохимическим способом нитрида кремния и первого промежуточного окисла осуществляют термическое при Т - 1000°С выращивание второго промежуточного диэлектрика толщиной 750 А. Для обеспечения р инимальности дефектов роста и снижения уровня порогового напряжения выращивание окисла осуществляют в кислородно- азотной среде с добавками HCi. Далее на поверхность пластин осаждают разложением моносилана SIH4 в реакторе пониженного давления слой поликристаллического

о

кремния толщиной 6000 А, который подле- гируют термической диффузией фосфора (Т 900°С) до поверхностного сопротивления диффузионного слоя PS 18 Ом/см.

После полного стравливания слоя фосфор- но-силикатного стекла (ФСС) проводят термическое окисление (Т 950°С) поликремния в кислородной среде до толо

шины окисла кремния 700 А. Затем осуще- ствляю.т фотогравировку, используя дополнительные маскирующие свойства выращенного окисла кремния, слоя полйкрем- ния, вытравливая его над областями стока,

истока и затвора. При этом оставляют под слоем поликремния диэлектрик запоминающего конденсатора и второй промежуточный диэлектрический слой окисла кремния, расположенный над активными областями

структур стока, истока и подзатворного диэлектрика.

Для обеспечен1 я необходимого примесного распределения в подзатворной области подложки с учетом последующей

термической сегрегации примеси и для подгонки порогов через выращенный слой окисла кремния проводят подгонку имплантацией моноэ бора (Е 60 кэВ, D 0.01 мкКл/см ) в приповерхностную активную

область структур. Слой окисла кремния удаляется стравливанием и осуществляют комбинированное выращивание подзатворного диэлектрика (окисла кремния) толщиной

700 А - третьего промежуточного диэлектрического слоя, расположенного над областями стока, истока монокристаллической полупроводниковой подложки и на поликристаллическом слое кремния изолирую°

щего окисла кремния толщиной 2500 А,

Затем осаждают второй слой поликри- сталпического кремния толщиной 0.5 мкм, который подлегируют термической диффузией фосфора (Т 850°С) до Ру 100 Ом/см. Далее проводят имплантирование стоковых и истоковых областей вначале потоком ионов второй примеси (фосфором) с Е 140 кэВ и D 100 мкКл/см через промежуточный диэлектрический слой окисла кремния.

а затем потоком ионов первой примеси (мышьяком) с Е 140 кэВ и D 1000 мкКл/см , после чего промежуточный слой удаляют.

При толщине промежуточного слой свыо

ше 600 А целесообразно после ионного легирования второй примесью уменьшить толщину слоя или полностью удалить его, а затем через вновь выращенный промежуточный слой меньшей толщины проводить имплантацию областей первой примесью. Активацию и разгонку имплантированного слоя примеси проводят при Т 950°С в увлажненной среде с форсажным нагревом и охлаждением до Т 850°С с одновременным выращиванием изолирующего окисла толщиной 0,25-0,3 Мкм.

Формул а и 30 б ре те и и я

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИС НА МДП-ТРАНЗИСТОРАХ С ПОЛИКРЕМНИЕ- ВЬ1МИ ЗАТВОРАМИ, включающий создание на монокремниевой подложке полевого окисла, подзатворного и промежуточного диэлектрического слоев, нанесение слоя поликремния и формирование поликремниевых затворов удалением его участков над стоковыми и истоковыми областями, удаление промежуточного диэлектрического слоя с указан ных областей и последовательную имплантацию до глубины пересечения профилей распределения двух примесей типа, противоположного типу проводимости подложки, из которых первую примесь - мышьяк, имплантируют большей дозой, чем вторую, а при термическом отжиге вторую примесь - фосфор, перераспределяют на большую глубину, чем первую, создание диэлектрического слоя межслойной изоляции, вскрытие контактов и формирование

.токопроводящей разводки, отличающийся тем, что. с целью повышения выхода годных и быстродействия схем, после удаления поликремния над стоковыми и

0

Далее фотограеировкой вскрывают контакты и формируют токопроводящую разводку.

В результате осуществления способа снижается емкость р-п-прехода, емкость перекрытия затвором бокового диффузионного фронта сток-истоковой области и повышается быстродействие схемы. Повышается и процент выхода годных не только за счет более качественного формирования имплантацией сток-истоковых областей, но и за счет общего улучшения параметров.

(56) Патент США Ns 3923211, кл. 29-571, 15 опублик. 1979.

Патент США № 4442589, кл. Н 01 L 21/265, опублик. 1984.

20

истоковыми областями вначале осуществляют имплантирование обл астей второй примесью, а последующую имплантацию

„с первой примеси проводят на глубину менее глубины залегания максимума концентрации второй примеси так, что профиль распределения первой примеси пересекает профиль распределения второй приме30 си на глубине от максимума распределения концентрации второй примеси до уровня, где концентрация второй примеси снижается до 0,7 от максимального значения.

35 2. Способ по П.1, отличающийся тем. что имплантирование стоковых и истоко- вых областей второй примесью - фосфором, осуществляют энергией 40 - 200 кэВ и дозой 5 - 200 мкКл/см через промежуточ ный диэлектрический слой толщиной 100 о1200 А. а последующую имплантацию nep-i

вой примеси - мышьяка, проводят энер- гией 40 - 240 кэВ и дозой 500 - 2000 мкКл/см через промежуточный диэлект0

рический слой толщиной 100 - 1200 .А.

Изобретекме относится к микроэлектронике и может применяться в технологии изготовления статических и динамических БИС памяти и микропроцессоров на МДП-транзисторах с поликремниевым затвором. Цель - повышение выхода годных и быстродейавия схем На монокремниевой подложке создают полевой окисеа подзатвррный и промеж 70чный диэлектрический спой. Наносят слой поли1фемния и формируют затворы удалением попикремния с участков над истоками и стоками, Через промежуточный диэлектрический слой толщиной 700Д проводят имплантацию исток-стоковых областей примесью с меньшими атомными радиусом и массой, например фосфором, с энергией 140 кэВ и дозой мкКл/см . После удаления диэлектрического слоя производят наращивание слоя окисла толщиной 350Д и импл тирование через него примеси с большими атомными радиусом и массой энергией 140 юВ и дозой 1000 1000мкКп/см . Производят термический отжиг, в резугьтате которого фосфор перераспределяется на большую глубину, чем мышьяк. Создают диэлектрический слой межспойной изоляции. Вскрывают контакгы и формируют токопроводящую разводку. 1 зяф-гы 1 на

Редактор

Составитель Н.Ещенко Техред М.Моргентал

Заказ 3243

ТиражПодписное

НПО Поиск Роспатента 113035, Москва. Ж-35. Раушская наб., 4/5

Проиаподственно-издателвский комбинат Патент, г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Корректор А. Козориз