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

Изобретение относится к области полупроводниковой икpoэлeктpoники и применимо в технологии изготовления ВЧ биполярных транзисторов в дискретном и интегральном исполнении.

Цель изобретения - улучшение качества транзисторньтх структур путем повышения пробивного напряжения коллектор - эмиттер и коэффициента усиления по-току.

Сущность способа заключается в том, что на кремниевой подложке ч:оз- дают барьерный слой, а предварительное формирование базовой области осуществляют ионным легированием подложки и барьерного слоя количеством примеси, достигаюи им в подложке не

г9-9

менее 0,16 и не превышающем 0,5 от дозы имплантированной примеси.

16% содержание примеси в подложке соответствует уровню 0,707 от максимальной концентрации и расположению границы барьерного слоя подложки в точке перегиба кривой распределения примеси, в результате чего дальнейшее уменьшение доли примеси в подложке приводит к уменьшению абсолютной величины градиента концентрации примеси на границе и.тем самым к уменьшению диффузион1Того потока примеси вблизи границы внутрь полупроводниковой подложки и, как следствие, к нежелательному изменению профиля легирования в противоповерг - нoctнoй области и в объеме. Резуль4 ) 05

о to

3U9

татом подобного изменения пааяются утечки и снижеш1е пробивных напряжений P--U-перехода. С другой стороны, в случае попадания в подложку более 50% примеси, т.е. Максимум примесного распределения располагают в по/уюжке, примесный градиент вблизи гроТНИ1да направлен внутрь ПОДЛОЖ1Ш,. а следовательно, диффузион ный поток направлен наружу, что приводит к еще более нежелательнокгу про(1) легирования, а следовательно, к уменьшению эффективности эм- митера в объеме полупроводника по

сравнению с поверхностью и сниже Д1ю усилительных свойств транзисторов.

В конкретном примере количество примеси в подложке регулируется дозой и энергией ионов. Так, при испо- льзовании барьерного слоя SiO толщиной 0,27 мкм для внедре1шя в подложку 16% примеси используется ионный с энергией ,5 кэВ, а для внедрения 50% примеси энергия пучка составляет 86,3 кэВ.

Пример конкретного исполнения способа.

Па попупроводгшковой подложке кремния п-типа проводимости с у цель- ным сопротиплеш1ем f 0,3 Ом-см и с ориентацией поверх11ости вдоль кристалчографичсских осей плоскости (100) формируют барьерньй слой двуо- 1ШСИ кремния SiO-j. Слой SiOj толщино 0,1-0,6 мкм, наприг.1ер 0,27 мкм, получают термическим окислением крем- НИН в среде сухого и увлажненного кислорода с использованием форсаж- иого разогрева реактора при температуре 850°С . - .

Наносят слой фоторезиста и осуществляют фотокопию, вскрывая в ре- зисте базовые окна. Предварительное формировать базовой области осул

ществляют потоком ионов бора с энер гией 50-100 кэВ, например 70 кэВ, и с дозой легирования 1 3 -10 ион/см 5 например 9,25 X10 ион/см, на ионно-лучевом ускорителе типа Визувий. При этом максимум кондентращп-1 имплантированной примеси располагают на глубине 0,22 мкм, т.е. tie выводят за границу барьерного слоя с подложкой. Капичество примеси в подложке достигает 1 ,85-10 ион/см , что сотавляет 20% от всей имплантированно дозы.

о

5

0

0 5

После ионного легирования для предварительного формирования базовой области на поверхность барьерного слоя наносят низкотемпературным плаэ- мохимическим способом слой SiOj тоящи ной 0,25 мкм. При большей толщине барьерного слоя или при последующем создании эмиттера ионным легированием и с маскированием фоторезистивным слоем необходимость в нанесении до- полгштельного слоя отпадает. После уплотнения нанесенного слоя SiO-i в нейтральной среде в течение .Ю мин при температуре .850 С фотографиров- кой вскрывают эмиттерные окна и дальнейшее перераспределеш1е базовой примеси осуществляют в нейтральной среде (азоте) при температуре Т 1100°С в течение 120 мин. Далее в окно диффузией фосфора при Т 1060°С формируют эмиттерную область. Затем фотогравировкой вскрывают контактные окна и нанесением металла (алюминия) с фотогравиров- кой по нему создают металлизированную разводку.

Способ позволяет повысить пробивное напряжение коллектор - эмиттер транзисторных структур с 10 до 12 В и коэффициент усилеютя по току в схеме с об1дим эмиттером h с 65-85 до 80-100.

Формула изобретения Способ изготовления п-р- п-высоко- частотных транзисторных структур, В1шюча ощий легирование бором кремниевой подложки для предварительного формирования базовой области, вскрытие эмиттерного окна в окисном по- крьп ии, диффузионное перераспределе-. ние базовой примеси при открытом эмиттерном окне в неокисляющей среде и формирование через эмиттерное окно эмиттерной области, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества транзисторньк структур путем повышения пробивного напряжения коллектор - эмиттер и коэффициента усиления по току транзисторных структур, на кремниевой .подлол ке создают барьерный слой, а предварительное формирование базовой области осуществляют ионным легированием подложки и барьерного слоя количеством примеси, достигающим в подложке не менее 0,16 и не превышающим 0,5 от дозы имплантированной примеси.