СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МДП-ТРАНЗИСТОРОВ Советский патент 1995 года по МПК H01L21/82 

Изобретение относится к технологии микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении МДП-транзисторов интегральных схем.

Целью изобретения является увеличение плотности компоновки и повышение быстродействия МДП-транзисторов за счет совмещения контактных областей стока и истока с областями затвора, а также уменьшения площади перекрытия контактных областей стока и истока с областями затвора.

На фиг. 1 показана структура МДП-транзистора после формирования на подложке 1 из кремния полевых областей из оксида кремния, формирования подзатворного слоя оксида кремния, осаждения слоя поликремния и слоя нитрида кремния; на фиг.2 структура после формирования слаболегированных областей истока и стока; на фиг.3 структура после формирования слоя оксида кремния; на фиг. 4 структура после удаления с ее горизонтальной поверхности слоя оксида кремния; на фиг.5 структура после осаждения дополнительного слоя поликремния, его легирования и формирования сильнолегированных областей истока и стока; на фиг.6 структура после нанесения дополнительного маскирующего слоя из фоторезиста; на фиг.7 структура после частичного удаления дополнительного маскирующего слоя и дополнительного слоя поликремния; на фиг.8 структура после проведения литографии для формирования контактных шин и контактных областей истока и стока; на фиг.9 структура после нанесения пленки тугоплавкого металла и формирования пленки силицида тугоплавкого металла; на фиг.10 структура после удаления не прореагировавшей с поликремнием пленки тугоплавкого металла.

П р и м е р. На подложке 1 из кремния КДБ-4,5 локальным окислением с последующим сглаживанием рельефа формируют полевые области 2 из оксида кремния толщиной 0,6-0,8 мкм, между которыми расположены активные области (фиг.1). На активных областях термическим окислением в сухом кислороде при 1000^оС в течение 20-40 мин формируют подзатворный слой 3 оксида кремния толщиной 200-500 . Затем осаждают слой 4 поликремния толщиной 0,3 мкм и маскирующий слой 5 из нитрида кремния толщиной 0,22 мкм, из которого методом литографии формируют маску с окнами, соответствующими топологии затворной области прибора. Травлением через эту маску слоя 5 нитрида кремния и слоя поликремния формируют затворные области из поликремния, горизонтальная поверхность которых защищена нитридом кремния. Имплантацией ионов фосфора (50 кэВ, 1-5 мкКул/см²) с последующей активацией примеси формируют слаболегированные области 6 истока и стока (фиг.2).

На боковой поверхности затворных областей формируют слой 7 оксида кремния толщиной 0,1-0,3 мкм, окисляя открытые участки слоя 4 поликремния и подложки 1 в сухом или влажном кислороде при 1000оС (фиг.3). После стравливания слоя 7 оксида кремния с горизонтальных поверхностей структур методом реактивного ионного травления его участки, расположенные на боковых поверхностях областей затворов, остаются (фиг.4). Полевые области 2 при этом утоньшаются на 0,1-0,3 мкм и их толщина становится равной 0,5-0,6 мкм.

На структуры осаждают дополнительный слой 8 поликремния толщиной 0,2 мкм и легируют его имплантацией ионов фосфора (1800 мкКул/см², 40 В) с последующим отжигом в инертной среде при 1000^оС в течение 20-30 мин (фиг.5). При отжиге фосфор перераспределяется из слоя 8 поликремния в приповерхностную область подложки 1 с формированием сильнолегированных областей 9 стока и истока. Затем на дополнительный слой поликремния наносят дополнительный маскирующий слой 10 из фоторезиста (фиг.6).

Дополнительный маскирующий слой 10 формируют, чтобы толщина его участков, расположенных над слоем 5 нитрида кремния меньше, чем над остальными областями структуры. Если ширина затворной области из слоя 4 поликремния составляет 2-3 мкм, то для этого после нанесения фоторезиста его задубливают при повышенной температуре. Если ширина затворной области больше 4 мкм, то после нанесения фоторезиста проводят литографию с удалением фоторезиста с участков, примыкающих к затворным областям. Повторным нанесением фоторезиста формируют дополнительный маскирующий слой 10 с требуемым изменением толщины.

Участки дополнительного маскирующего слоя 10 и дополнительного слоя 8 поликремния, расположенные над нитридом кремния, а также участки дополнительного слоя 8 поликремния, примыкающие к слою 7 оксида кремния, удаляют (фиг. 7). Для этого плазмохимически до вскрытия поверхности дополнительного слоя 8 поликремния травят слой фоторезиста, затем жидкостным методом травят участки дополнительного слоя 8 поликремния, расположенные на нитриде кремния и прилегающие к слою 7 оксида кремния.

После полного удаления дополнительного маскирующего слоя 10 проводят литографию для формирования контактных шин и контактных областей стока и истока (фиг. 8), удаляют участки слоя 5 нитрида кремния и наносят пленку 11, тугоплавкого металла, например вольфрама, толщиной 0,1-0,15 мкм (фиг.9). Термообработкой в инертной среде при 800-1000^оС в течение 20-30 мин формируют пленку 12 силицида вольфрама и затем удаляют непрореагировавшую с поликремнием пленку вольфрама (фиг.10).

МДП-транзисторы, изготовленные по предлагаемому способу, имеют повышенную плотность компоновки, обусловленную тем, что площадь активной области прибора определяется шириной затвора, толщиной слоя 7 оксида кремния, на его боковой поверхности и расстоянием между краями затвора и активной области прибора. Это расстояние включает допуск на совмещение затворной области с краем активной области прибора и по крайней мере двойную толщину дополнительного слоя поликремния (допускается растрав дополнительного слоя поликремния, прилегающего к области затвора на толщину этого слоя поликремния). Кроме того, исключен зазор между контактной областью к стоку (истоку) и краем затворной области, формируемый с помощью литографии, т.е. контакные шины и контактные области к стоку (истоку) совмещены с областью затвора, а зазор между этими областями определяется толщиной слоя диэлектрика на боковой поверхности затвора.

Следствием уменьшения активной области транзисторов является повышение их быстродействия, так как уменьшаются емкости переходов стоковой и истоковой областей с подложкой. Удаление участков дополнительного слоя поликремния с боковой поверхности затвора уменьшает площадь перекрытия областей стока и истока с затвором, что уменьшает емкость между этими областями и повышает быстродействие транзисторов. Кроме того, силицидирование контактных областей и шин к стоку, истоку и затвору уменьшает их сопротивление, что также повышает быстродействие транзисторов. При этом формирование пленки силицида тугоплавкого металла осуществляется одновременно на двух уровнях поликремния, что позволяет оптимизировать уменьшение площади прибора и увеличение его быстродействия за счет выбора толщин слоев поликремния.

Изобретение относится к технологии микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении МДП-транзисторов интегральных схем. Цель изобретения увеличение плотности компоновки и повышение быстродействия МПД-транзисторов за счет совмещения контактных областей шин стока и истока с областями затвора, а также уменьшения площади перекрытия контактных областей стока и истока с областями затвора. На кремниевой подложке первого типа проводимости формируют полевые области оксида кремния, активные области и подзатворный слой оксида кремния, осаждают слой поликремния, наносят маскирующий слой из нитрида кремния, формируют из него маску с окнами, соответствующими топологии затворных областей, формируют из слоя поликремния затворные области, формируют в активных областях слаболегированные области истока стока второго типа проводимости, проводят формирование на боковых поверхностях затворных областей слоя оксида кремния путем термообработки затворных областей и подложки в окисляющей среде с последующим удалением слоя оксида кремния с активных областей реактивным ионным травлением, осаждают дополнительный слой поликремния, легируют его, формируют сильнолегированные области истока стока второго типа проводимости термообработкой в инертной среде с перераспределением легирующей примеси из дополнительного слоя поликремния в подложку, наносят дополнительный маскирующий слой, формируют в дополнительном маскирующем слое и в дополнительном слое поликремния окна, самосовмещенные с областями затворов, удаляют дополнительный маскирующий слой, формируют маску с окнами, соответствующими топологии контрастных областей и шин истока стока, формируют контактные области и шины из дополнительного слоя поликремния, удаляют маскирующий слой из нитрида кремния, осаждают пленку тугоплавкого металла, проводят термообработку в инертной среде с образованием контактных областей и шин из силицида металла и удаляют не прореагировавшую с поликремнием пленку тугоплавкого металла. 10 ил.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МДП-ТРАНЗИСТОРОВ, включающий формирование на кремниевой подложке первого типа проводимости полевых областей из оксида кремния и активных областей, формирование подзатворного слоя оксида кремния, осаждение слоя поликремния, нанесение маскирующего слоя, формирование из него маски с окнами, соответствующими топологии затворных областей, формирование из слоя поликремния затворных областей, формирование в активных областях слаболегированных областей истока стока второго типа проводимости, формирование на боковых поверхностях затворных областей слоя оксида кремния, формирование в активных областях сильнолегированных областей истока стока второго типа проводимости, удаление маскирующего слоя, формирование контактных областей и шин стока, истока и затвора из силицида тугоплавкого металла, отличающийся тем, что, с целью увеличения плотности компоновки и повышения быстродействия МДП-транзисторов за счет совмещения контактных областей и шин стока и истока с областями затвора, а также уменьшения площади перекрытия контактных областей стока и истока с областями затвора, в качестве материала маскирующего слоя используют нитрид кремния, слой оксида кремния на боковых поверхностях затворных областей формируют термообработкой затворных областей и подложки в окисляющей среде с последующим удалением слоя оксида кремния с активных областей реактивным ионным травлением, затем осаждают дополнительный слой поликремния, легируют его, формируют сильнолегированные области истока стока термообработкой в инертной среде с перераспределением легирующей примеси из дополнительного слоя поликремния в подложку, наносят дополнительный маскирующий слой, формируют в дополнительном маскирующем слое и дополнительном слое поликремния окна, самосовмещенные с областями затворов, удаляют дополнительный маскирующий слой, формируют маску с окнами, соответствующими топологии контактных областей и шин стока истока, формируют контактные области и шины из дополнительного слоя поликремния, удаляют маскирующий слой из нитрида кремния.