Способ изготовления @ -р- @ -транзисторных структур Советский патент 1993 года по МПК H01L21/331 

00

оо

СО

Изобратсиис относится ic оОлпсти пблупроподниковой микроэлектроники Л применимо п техиологии изготовлеиип дискретных транзисторных структур и интегральных схем.

Целью нзобретения яиляетсп тюпьшю- HHfi процента выхода годных за счет уменьи1ения токоп утечек.

Суть изобретения поясняется фиг. 1-5, где па фиг. 1 показаны полупроводниковая подложка кремния, служащая коллектором, покрытая мае- кирующим Диэлектр1гческим покрытием двуокиси кремния, вскрытое гравировкой базовое окно, базовая область, покрытия также слоем двуокиси кремния; нл фиг. 2 - полупроводниковая н одложка - коллектор, покрытая маски- рутащим слоем SiO, базовая область с маскирующим покрытием SiO,, , вскрытое граиировкой эмиттерное окно - эмиттерная область, полученная предварительной высоколегированной диф- (11УЗИОНИОЙ загонкой фосфора и покрытая термически выращенным слоем фос- форно-силикатного стекла (ФСС); на фиг. 3 - подложка-коллек тор, покрытия слоем SiO., .базовая область, покрытая слоем SiO, вскрытое змиттер- ное окно, эмиттерная область, полученная д 1ффузионной загонкой фосфора, пысоколегироианньЛ слой ФСС, локры- - сияющий коллекторную и базовую обл асобласти, слаболегироваиный слой ФСС, пассирующий эмиттерную область, граница на поверхности высоколегированg ной эмиттерной и базовой областей, контактные окна к базовой и эмитУер- ной областям, токопроводящая развод ка к базовой и эмиттерной областям. На- фигурах приняты следующие обоз10 начения: 1 - подложка, 2 - слой SiO., 3 - базовое окно, 4 - базовая область, 5 - слой SiO2 над базой, 6 - эмиттерное окно, 7 - эмиттерная область, 8 - слой ФСС, 9 - токопровои- дящая разводка, 10 - фоторезист, И - участок, прилегающш к эмиттерной области, 12 - токопроводящая разводка, 13 - слой ФСС над эмиттером, ft граница на поверхности высоколегиро20 ванной эмиттерной области, 15 и 16 - контактные окна.

Пример. На полупроводниковой подложке, служащей коллектором, моно- крнсталлического кремния (п-типа

25 проводимости и с удельным сопротивлением ,2 Ом-см), выполненной в ви- де диэлектрически изолированных карманов и с наличием высоколегированного мышьяком скрытого п -слоя, соз30

дают маскирующее от последующих диффузионных обработок покрытие. Слой термически выращенной двуокиси крем- ния создают обработкой сначала в сухой, затем в увлажненной водяными ти, маскируюидее покрытие фоторезиста, 35 парами и вновь в сухой кислородной через который удален слой ФСС с высо- среде при 1060°С до толщины d колегиропанной змнттерной области и 0,3 мкм. Фотогравнровкой вскрывают

окно и диффузионной загонкой бора

прилегающего к неи участка; на фиг. А --подложка-коллектор, покрытая слоем SiO j, базовая область, покрытая слоем SiO/j, высоколегированная эмп ттериаи область , высоколегированный спои ФСС, пасснвирующн коллекторную, базовую иэмнттериую области, слаболе- гироиаиныГ слой ФиС, пассивирующий эмиттерную область, граница на поверхности высоколегированной эмиттер- иой области, полученная в результате терг-шчоского перераспределения примеси; на фиг. 5 - завершенная п-р-п- транз 1сто))ная сгру1;тура, содержащая полупроводниковую по;у1ожку - коллектор n-THiia п зоиодпмости, покрытую i-tacKnpyioij inM диэлектрическим слоем дпуокиси |;рем 1ия, базовую область, покрытую слоем двуокиси кремния, эмиттер(уга область, высоколегирован- Hbii i CJioi t CC, плссируюпшй коллекторную, бачопуто и частично эмиттерную

при 940°С из термически выращенного

40 слоя (SiO-z) (BjOg) осуществляют леги рование базовой области примесью р- тип-а. В процессе термического перераспределения б,азовой примеси при И50 С (в среде сухрго и увлажненно45 го водяными парами кислорода) осуществляют разго1п у диффузионного слоя до глубины 2,3 мкм с поверхностным сопротивлением Ом/квадрат и толщиной слоя окисла кремния ,45Q 0,6 мкм,

В слое фотогравировкой вскрывают . эмиттерное окно, через которое формируют высоколегированную эмиттерную область. Легирование областей осуgg ществляют диффузионной загонкой фосфора из хлорокиси фосфора РОС1з при 1060°С в течение 2, (16+2), (2±1)мин в кислородсодержащей среде с расходами газовых потоков: фосфор в качестобласти, слаболегироваиный слой ФСС, пассирующий эмиттерную область, граница на поверхности высоколегированной эмиттерной и базовой областей, контактные окна к базовой и эмитУер- ной областям, токопроводящая развод ка к базовой и эмиттерной областям. На- фигурах приняты следующие обоз.

начения: 1 - подложка, 2 - слой SiO., 3 - базовое окно, 4 - базовая область, 5 - слой SiO2 над базой, 6 - эмиттерное окно, 7 - эмиттерная область, 8 - слой ФСС, 9 - токопроводящая разводка, 10 - фоторезист, И - участок, прилегающш к эмиттерной области, 12 - токопроводящая разводка, 13 - слой ФСС над эмиттером, ft граница на поверхности высоколегированной эмиттерной области, 15 и 16 - контактные окна.

Пример. На полупроводниковой подложке, служащей коллектором, моно- крнсталлического кремния (п-типа

проводимости и с удельным сопротивлением ,2 Ом-см), выполненной в ви- , де диэлектрически изолированных карманов и с наличием высоколегированного мышьяком скрытого п -слоя, соз

дают маскирующее от последующих диффузионных обработок покрытие. Слой термически выращенной двуокиси крем- ния создают обработкой сначала в сухой, затем в увлажненной водяными парами и вновь в сухой кислородной среде при 1060°С до толщины d 0,3 мкм. Фотогравнровкой вскрывают

при 940°С из термически выращенного

слоя (SiO-z) (BjOg) осуществляют легирование базовой области примесью р- тип-а. В процессе термического перераспределения б,азовой примеси при И50 С (в среде сухрго и увлажненного водяными парами кислорода) осуществляют разго1п у диффузионного слоя до глубины 2,3 мкм с поверхностным сопротивлением Ом/квадрат и толщиной слоя окисла кремния ,40,6 мкм,

В слое фотогравировкой вскрывают . эмиттерное окно, через которое формируют высоколегированную эмиттерную область. Легирование областей осуществляют диффузионной загонкой фосфора из хлорокиси фосфора РОС1з при 1060°С в течение 2, (16+2), (2±1)мин в кислородсодержащей среде с расходами газовых потоков: фосфор в качестDC разбавителя - 290 л/ч, кислород - 50 л/ч, азот в качестве носителя - 15 л/ч с температурой поддержания диффуэанта ,

Одновременно с диффузионной загонкой фосфора в эмиттер осуществляют диффузию фосфора в окисел и образование ФСС как над первичным и базовым окислом, так и над эмиттерной областью толщиной л 0,12-0,18 мкм. Затем наносят маскирующее покрытие, например фоторезист ФП388 толщиной- ,6 мкм, и через фотошаблон с ис

вновь выращиваемого слоя окисла кремния с минимальным содержанием фосфора. При этом граница высоколегированной эмиттерной области, выходящая на поверхность транзисторной структуры под базовым окислом, отодвигается в процессе разгонки до 1,2 мкм. Ука- заниап величина является верхним пределом ширины участка, равномерно прилегающего к высоколегированным областям. Удаление ФСС и слоя окисла, в который диффузионно вошел фосфор, не далее границы у поверхности высо

Изобретение относится к области полупроводниковой микроэлектроники и применимо в технологии изготовления дискретных транзисторных структур и интегральных схем. Целью изобретения является повышенне процента выхода годных за счет уменьшення токов утечек. На полупроводниковой подложке формируют скрытые слои, наращивают эпитаксиальную пленку, форт1руют об- ласть базы. Затем вкрывают змиттер- ные окна, проводят загонку фосфора, наносят маскирующее покрытие и через маску удаляют слой фосфорно-силикатного стекла над областью эмиттера. Далее удаляют маску и проводят раз- , гонку фосфора. Затем.вскрывают окна и формируют металлизацию. 3 ил.

пользованием проекционной печати осу- 15 колегированной эмиттерной области

ществляют фотокопию с топологическим рисунком, позволяющим удалить проявителем (0,6% кон) фоторезист с высоколегированных областей эмиттера и.с прилегающих к ним участков шириной 0,18-1,2 мкм.

Удаление высоколегированного слоя ФСС с указанных областей проводят в буферном травителе H O:HF:NH F 2400 мл:500 мл;1600 г в течение 55 с до полного удаления стекла с эмитт терного окна и с последующим дотрав- ливанием в том же травителе участка базового окисла 5 до полного удаления поверхностной части, легированной .фосфором толщиной ,I5 мкм. После промывки в проточной деионизованной воде с доведением ее удельного сопротивления до мОм См пластины высушивают на центрифуге, удаляют фоторезист и вновь осуществляют отмывку в перекисно-азотной смеси 1:1: , при 80°С в течение 10 мин с последующей промывкой в деионизованной воде до удельного сопротивления мОм-см и сушкой на центрифуге.

Далее проводят вторую термическую стадию формирова1Гия эмиттерной области. Термическое перераспределение примеси осуществляют при температуре не менее температуры диффузионной загонки фосфора, конкретно l06Cfc Такое соотношение температур необходимо для исключения перехода фосфора из активного в неактивное состояние в виде фосфидной фазы и уменьшения краевых дефектов в процессе разгонки примеси, осуществляемой в комбинированной среде последовательно сухого, увлажненного водяными парами и вновь сухого кислорода в течение (3+2, 1±6 8t5) мин до глубины залегания эмиттерной области 1,6-1,8 мкм и толщины

0

5

0

5

является обоснованной из-за необходимости присутствия ФСС над эмиттер- ным р-п-переходом, оказывающим на него стабилизирующее воздействие.

Поскольку эмиттерная область является высоколегированной, то даже при максимальном напряжении на змит- терном р-п-переходе, равном его напряжению пробоя В, ширина части p-ri-перехода в сторону самой области составляет 20-30 А. Это дос,- таточно малая величина, которая перекрывается слоем ФСС, даже если он точно дотравлен до металлургической границы на поверхности между эмиттерной и базовой областями. При последующей после травления операции термического перераспределения слой ФСС растекается на величину порядка 0,13 мкм, т.е. в 10 раз более необходимого, и это гарантирует стабилизацию эмиттерного р-п-перехода.

Минимальная ширина участка, равная толщине удаленного слоя стекла - 0,12-0,18 мкм, например 0,15 мкм, обусловлена необходимостью минимизации содержания фосфора над эмиттерной областью, а особенности над краевыми ее участками - с учетом расте5 кания стекла при термическом перераспределении эмиттерной примеси. Поскольку величина растекания зависит от толщины слоя ФСС, она является минимальной величиной удаленности

0 стравливаемого слоя стекла от эмиттерного окна.

Далее вскрывают контактные окна к базовой и эмиттерной областям. ЕС Формируют металлизированную (А1 99%, Ni 1%) к ним разводку. Наносят низкотемпературным (т 473°С) пиролити- ческим способом слой днуокнси кремния, вскрывают контактные площадки

0

51373231

. проводят вжнгание металла при 510°С течение 6 мин.

ле ча в вр си че ки ко пр щ ни ум ма уд ст пр ча ши сл те ме

Способ позволяет за счет уменьше-

ния уровня у1ечек эмиттерного и коллекторного р-п-переходов на 30-40% поднять процент выхода годных изделий примерно на 2%. Возрастает и надежность, проявляющаяся в уменьше- НИИ числа отказов, например, при испытаниях схемы 134РУ6.

Формула изобретения

Способ изготовления п-р-п-транзис торных структур, включающий создание в кремниевой подложке п-типа проводимости, служащей коллектором, базовой области р-типа проводимости, по- крытой маскирующим слоем двуокиси кремния, вскрытие гравировкой змит- терных окон и формирование высокоФиг.1

.2

легированных эмиттерных областей вначале диффузионной загонкой фосфора в кислородсодержащей среде с одновременным выращиванием слоя фосфорно силикатного стекла, а затем термическим перераспределением примеси в кислородсодержащей среде, вскрытие контактных окон и формирование токо- проводящей разводки, отличающийся тем, что, с целью повышения процента выхода годных за счет уменьшения токов утечек, после диффузионной загонки фосфора наносят маскирующее покрытие и через маску удаляют слой фосфорно-силикатного стекла над областью с размерами, не превышашцими заданных размеров окон- чател -но сфо мированного эмиттера, шириной не м нее толщины удаленного слоя стекла затем удаляют маску н термическим перераспределением примеси формир. ют эмиттерную область.

f 2

iO .в

ФшЛ П 15 iif IS

S382

Фш.5 ,