Способ изготовления структур КМОП больших интегральных схем Советский патент 1993 года по МПК H01L21/8238 

Изобретение относится к технологии микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении КМОП больших интегральных схем.

Целью изобретения является упрощение способа изготовления интегральных схем за счет исключения длительных высокотемпературных ояераций для формирова- ния областей изоляции, улучшение электрических параметров и надежности интегральных схем за счет исключения утечек тока по поверхности подложки в областях изоляции, а также повышение помехозащищенности интегральных схем за счет экранировки областей изоляции от влияния тбкопроводящей разводки.

На фиг. 1-10 показана последовательность создания структур КМОП больших интегральных схем.

Пример, На подложке 1 из кремния КЭФ 20 Ом.см с ориентацией (111) виращи- вают слой оксида кремния 2 толщиной 90 нм, методом фотолитографии формируют фоторезистивную маску 3 и ионной имплан- тацией бора (75 кэВ; 1,6 мК-см) создают р-область 4 (см, фиг.Т). После даления маски 3 в кислородной плазме (мощность разряда 600 Вт, давление 0,4 мм/рт.ст.) в окислительной среде проводят разгонку бора (1200°С, 120 мин), в процессе которой формируют р-карманы 5. и выращивают на подложке 1 термический оксид кремния толщиной 0,2 мкм, а на карманах 5-толщиной 90 нм. Стравливают с подложки и карманов этот оксид кремния в буферном травйтеле и -после химической отмывки структур- в сер- но-перекисной и перекисно-аммиачной смесях при температуре выращивают первый подзатворный Слой оксида кремния 6 толщиной 90 нм(см. фиг.2}. Пиролизом моносилана при оонижеином давлении осаждают первый защитный слой поликремния 7 толщиной 0,15 мкм (625 С. 0,2 мм рт.ст.), на котором формируют фоторези- стивкую маску 8 над активными областями подложки 1 и карманами 5, после чего ионной имплантацией фосфора (60 кэВ; 0,02 мК См ) создают противоинверсные .области 9 на областях изоляции. Травлением в. кислородной плазме удаляют маску 8 и после химической отмывки и отжига в азоте (, 15 мин) формируют фоторезистивную маску 10 для вскрытия контактных окон в слое поликремния 7 (фиг.З). Травлением во фреоновой плазме (мощность разряда 600 Вт, давление 0,20 мм рт.ст) слоя поликремния 7, удалением маски 10 в кислородной плазме и травлением подзатворного слоя оксида кремния 6 в буферном травйтеле формируют контактные окна 11 к карманам 5. После химической отмывки на струк- туру осаждают дополнительный слой поликремния, который со слоем поликремния 7 образует первый слой поликремния 12 толщиной 0,55 мкм (см. фиг,4). Диффузией фосфора из его оксихлорида при температуре поликремний 12 легируют, В процессе легирования в области контактного

окна 11 формируется п-область 13. После снятия с поликремния 12 фосфоросиликат ного стекла в буферном травйтеле проводят химическую отмывку, отжигают структуры (900°С, 15 мин) в азоте и формируют на

поликремнии 12 фоторезистивную маску 14 в соответствии с топологией областей изоляции КМОП структуры. Травлением во фреоновой плазме стравливакзт немаскированный поликремний, удаляют маску 14 в

кислородной плазме и в буферном травителе стравливают первый подзатворный слой

оксида 1сремния 6 с активных областей 15 на

подложке 1 и карманах 5 (см. фиг.5). После

химической отмывки окислением в водяном

паре при 800°е на поликремнии 12 выращивают слой изолирующего оксида кремния 16 толщиной 0,25 мкм и при 1000°С в кислороде выращивают второй слой подзатворного оксида кремния 17 н а активных областях 15

толщиной 60 нм (см. фиг.6). Пиролизом моносилана при пониженном давлении осаждают второй защитный слой поликремния 18 толщиной 0,1 мкм, на котором формируют фоторезистивную маску 19, закрывающую активную область карманов 5, и ионной имплантацией бора (60 каВ; 0,02 мК СМ ) проводят подгонку порогового напряжения транзисторов, формируемых в подложке 1, создавая области 20t

Удаляют маску 19 в кислородной плазме и после химической отмывки и отжига структур (800 С, 15 мин) в азоте формируют фоторезистивную маску 21 над активными областями подложки 1. Ионной имплв нтацией бора (60 кэВ; 0,05 мК-см ) формируют области 22 ,для подгонки пороговых напряжений транзисторов, формируемых в р-карманах- 5 (см. фиг.7). После удаления маски 21 в кислородной плазме, и освежения поверхности второго защитного слоя поликремния 18 осаждают дополнительный слой кремния, который вместе со слоем поликремния 18 образует второй слой поликремния и из которого методом

фотолитографии и травления во фреоновой плазме формируют поликремниевые разводки 23 для транзисторов обоих типов (см. фиг.8). Закрывают фоторезистивной маской области транзисторов, расположенные в

подложке 1, и ионной имплантацией мышьяка (60 кэВ; 1000 мк-см ) формируют области транзисторов 24. распоую- женных в карманах 5, и после снятия фоторезистивной маски и отжига закрывают фоторезистивной маской области транзисторов, расположенные в карманах 5, и ионной имплантацией бора (40 кэВ, 400 мк см) формируют области транзисторов 25, расположенные в подложке (см. фиг.9). После удаления фоторезистивной маски в кислородной плазме и химической отмывки проводят разгонку примеси в областях 24 и 25 при 950°С в течение 20 мин в смеси кислорода и водяного пара. Осаждением из смеси моносилана, фосфина и кислорода при 450°С формируют межслойную изоляцию 26, в которой после гидромеханической отмывки и отжига при 950°С в течение 15 мин в кислороде методом фотолитографии вскрывают контактные окна 27 к поликрем- ниееой разводке 23 и областям транзисторов 24 и 25 (фиг.Ю). Магнетронным распылением сплава алюминия и кремния осаждают слой металлизации дол- щиной 1,2 мм и методом фотолитографии и травлением в плазме тетрахлорида углерода формируют разводку 28 второго уровня. После ажиганий разводки при 475°С а течение 20 мин КМОП структуры проверяют на функционирование.

5Данный способ позволяет упростить изготовление КМОП интегральных схем, улучшить их электрические параметры, а также надежностные и эксплуатационные характеристики. В данном способе осуществляет0 ся защита областей изоляции структуры от влияния токоведущих поликремниевых и металлизированных шин, предотвращаются утечки тока в областях изоляции, повышается Иомехозащищенносгь интегральных

5 схем, Отсутствие взаимного перекрытия областей различного типа проводимости улучшает работу схем в широком температурном диапазоне. Проведение операций по подзатворному слою оксида кремния че0 рез защитный слой поликремния исключает загрязнение подзатворного оксида кремния при изготовлении структур.

(56) Европейский патент № 0135354, 5 кл. Н01 L 21/76, 1985,

Европейский патент N 0104111,

кл, Н01 L21/82, 1984.

Изобретение относится к мифоэлектронике и может быть использовано при изготовлении КМОП больших интегральных схем. Цель - упрощение способа изготовления интегральных схем за счет исключения длительных выскотемпературных операций для формирования областей изоляции, улучшения-электрических параметров и надежности интегральных схем за счет исключения утечек тока по поверхности подложки в областях изоляции, а также повышения помехозащищенности интегральных схем за счет экранировки областей изоляции от влияния токопроводящей разводки. В кремниевой подложке первого или второго типов проводимости карманов второго или первого типов проводимости выращивают первый подзатворныи слой оксида кремния осаждают первый защитный слой поли- кремниа формируют противоинверсные облааи в подложке или карманах,.вскрывают контактные окна в первом защитном слое поликремния и первом подзатворном слое оксида кремния к карманам или подложке, осаждают первый слой полифемния, легируют его фосфором, формируют из твердого споя поликремния учааки в соответствии с топологией областей изоляции на подложке и карманах, одновременно выращивают изолирующий оксид фешия на областях (-аоляции и второй подзатворныи слой оксида фэмния на активных облааях подложки и карманов, осаждают второй защитный спой попикремния, через который легируют подза- творные области в подложке и карманах Затем формируют гхолифердаиевую разводку первого фовня, формируют области истоков и стоков в карманах и подложке, формируют межслойную изоляцию и разводку второго уровня. 10 ил

Формула изобретения

Способ изготовления структур КМОП больших интегральных схем, включающий формирование в кремниевой подложке первого или второго типов проводимости карманов второго или первого типа прово- димости, формирование противоинверсных областей и областей изоляции, еыращива- ние подзатворного слоя оксида кремния, ле- гирование подзатворных областей в подложке и карманах, формирование поли- кремниевой разводки первого уровня, фор- мирование областей истоков и стоков в карманах и подложке, формирование меж- слойной изоляции и разводки второго уроз- ня, о т л и ч а ю щ и и с.я тем, что, с целью упрощения способа изготовления интегральных схем за счет исключения длительных высокотемпературных операций для формирования областей изоляции, улучшения электрических параметров и надежно- f

сти интегральных схем за счет исключения утечек тока по поверхности подложки в областях изоляции, а также повышение поме

Q

35 JQ лс1

f

:50

хозащищенности интегральных схем за счет экранировки областей изоляции от влияния токопроводящей разводки, после формирования в кремниевой подложке карманов выращивают подзатворный слой оксида кремния, осаждают первый защитный слой поликремния, формируют проти- воинверсные области в подложке или карманах, вскрывают контактные окНс) в первом защитном слое поликремния и первом подзатворном слое оксида кремния к карманам или подложке, осаждают первый слой поликремния, легируют его фо сфором, фору.ируют из первого слоя пол1- кремния участки в соответствии с топологией областей изоляции на подложке и карманах, одновременно выращивают изолирующий оксид кремния на областях изоляции и второй подзатворный слой оксида кремния из активных областях подложки и карманов, осаждают второй защитный слой поликремния, через который легируют подзатворные области в подложке и карманах.

Wl 5 ri X VVVX#X

iO

LL.

в

.фи.З

фие, f

/

/г

/5

fS

12

it

i6

/7

J

f

f

фи9.5

fS

/

фае. 6

I /

i2

21 i9

iS

/2

ff

-/

aeJ

f

:

«f

// 6

фи.8

/2

7J

П 16

П AA-N /7 МЬ

3

/гг /

iL..,.,.....

flLlEkL

,

фи$.9

П

-,...,.,-. .. 22Ь,.-П...т - f---:({(./

/гг /

/

//

..У

ilHtHliltUxJy

-//