СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ P-КАНАЛЬНЫХ МДП БИС Советский патент 1994 года по МПК H01L21/82 

Изобретение относится к полупроводниковой технологии и может быть использовано при изготовлении кремниевых интегральных схем.

Известен способ изготовления р-канальных МДП БИС, по которому на исходной кремниевой подложке, содержащей активные и полевые области, формируют подзатворный диэлектрик и поликремниевый затвор, легируют активные области и формируют металлизацию.

Недостаток способа заключается в том, что длина канала активных транзисторов задается поликремниевми затворами, которые служат в качестве маски легированию. При этом конечная длина каналов транзисторов зависит от погрешностей как в задании размеров фоторезистивной маски, так и размеров поликремния при его травлении.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ изготовления р-канальных МДП БИС, включающий нанесение на кремниевую подложку слоя нитрида кремния, вскрытие в нем окон, противоинверсионное легирование кремния, формирование фоторезистивной маски, легирование активных областей, формирование полевого и подзатворного оксида кремния, создание контактной металлизации и межсоединений.

Этот способ позволяет повысить точность задания топологической длины канала активных МДП-транзисторов за счет использования фоторезистивной маски.

Способ включает нанесение слоя нитрида кремния на кремниевую подложку, вскрытие в нем окон на полевых и активных областях (за исключением каналов транзисторов и контактов), противоинверсионное легирование полевых и активных областей, не защищенных нитридной маской, формирование фоторезистивной маски, защищающей области каналов активных транзисторов, легирование диффузионных областей, выращивание полевого оксида кремния (в том числе и на активных диффузионных областях), формирование подзатворного оксида кремния и создание контактной металлизации и межсоединений.

Недостатком способа является формирование полевого оксида кремния одновременно как на полевых, так и на активных областях. Это не позволяет создать толстый полевой оксид кремния, так как при окислении происходит сегрегация примеси растущим оксидом, что не обеспечивает необходимой проводимости активных областей.

При снижении толщины полевого оксида кремния наблюдается падение величины порогового напряжения паразитных транзисторов, поэтому для исключения этого явления необходимо увеличивать дозу противоинверсионного легирования полевых областей. Однако при этом снижаются пробивные напряжения диффузионных областей, так как противоинверсионный слой, который формируется на полевых и частично на активных областях БИС, непосредственно примыкает к активным диффузионным областям.

Таким образом, этот способ не позволяет изготовить БИС с высоким уровнем напряжения питания, в которых необходимо задать высокие значения напряжения пробоя р-n-перехода и порогового напряжения паразитных транзисторов.

Целью изобретения является изготовление интегральных схем с повышенным уровнем напряжения питания за счет повышения пробивных напряжений активных областей и пороговых напряжений паразитных транзисторов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе изготовления р-канальных МДП БИС, включающем нанесение на кремниевую подложку слоя нитрида кремния, вскрытие в нем окон, противоинверсионное легирование кремния, формирование фоторезистивной маски, легирование активных областей, формирование полевого и подзатворного оксида кремния, создание контактной металлизации и межсоединений, окна в слое нитрида кремния вскрывают только над полевыми областями, противоинверсионное легирование проводят только на участках полевых областей, выращивают полевой окисел повышенной толщины, а фоторезистивную маску для получения активных областей создают после образования областей полевого оксида кремния с перекрытием участков подложки, примыкающих к этим областям.

Повышение пробивных напряжений достигается за счет создания нелегированной области между активными и полевыми областями, а повышение величины порогового напряжения паразитных транзисторов достигается за счет увеличения толщины полевого оксида кремния (так как при полевом окислении не происходит сегрегации примеси, легирующей активные области) и/или увеличения дозы противоинверсионного легирования (так как полевые области не примыкают непосредственно к активным областям).

Исключение непосредственного контакта активных областей с полевыми достигается с помощью соответствующей нитридной маски, которая задает расположение полевых областей, и фоторезистивной маски, которая не только маскирует области каналов активных транзисторов, но и задает топологическое расположение диффузионных областей. Необходимое расстояние между полевыми и активными диффузионными областями обусловлено технологией изготовления схем (например, точностью совмещения слоев, глубиной залегания примеси в диффузионных областях, боковыми уходами полевого оксида кремния и слоя противоинверсионного легирования и т.п.), а также конкретными требованиями к значениям пробивных напряжений и порогового напряжения паразитных транзисторов.

Формирование полевого оксида кремния и активных областей производится раздельно, поэтому в предлагаемом способе можно выращивать толстые слои полевой изоляции, не снижая проводимости активных областей.

На фиг. 1 показана структура, полученная на кремниевой подложке 1 после создания тонкого слоя оксида кремния 2, маски нитрида кремния 3 и легирования полевых противоинверсионных областей 4; на фиг. 2 - структура, полученная после создания полевого оксида кремния 5, фоторезистивной маски 6 и легированных областей 7; на фиг. 3 - структура, полученная после формирования подзатворного оксида кремния 8, поликремниевых буферных областей 9, межслойной изоляции 10 и алюминиевой металлизации 11 на затворах и в контактных областях.

На кремниевой пластине 1 марки КЭФ 7,5 ориентации (III) создают слой оксида кремния 2 толщиной 600 ±50 при температуре 1000 С^ов кислороде с содержанием 5% газообразного НСl и наносят слой нитрида кремния 3 толщиной 0,1 мкм при температуре 750^оС путем взаимодействия моносилана с аммиаком при низком давлении. Проводят фотолитографическую обработку слоя нитрида кремния с использованием плазмохимического травления нитрида кремния в фреоне-14 на установке Плазма-125И, вскрывая при этом только полевые области 4. Не снимая фоторезиста, проводят ионное легирование фосфором на установке Везувий-5 или Лада-20 с дозой 0,08 мкКл/см² и энергией ионов 100 кэВ.

После удаления фоторезиста в смеси серной кислоты и перекиси водорода окисляют полевые области 5 в парах воды под давлением 10 атм до толщины 1,5 мкм. Затем снимают слой оксида кремния с нитрида в растворе НF в течение 1 мин, стравливают слой нитрида кремния в ортофосфорной кислоте в течение 1 ч при температуре 170^оС. После этого формируют фоторезистивную маску 6 для создания диффузионных областей 7, при этом маска 6 защищает каналы активных транзисторов и отстоит от границы полевых областей на расстоянии 2,5 мкм. Далее проводят ионное легирование бором с дозой 1200 мкКл/см² и энергией 50 кэВ, снимают фоторезист 6 и ведут активацию внедренной примеси.

При этом формируются диффузионные области 7. Выращивают слой подзатворного оксида кремния 8 при температуре 1000^оС, наносят слой поликремния, легируют его фосфором и фотолитографическим способом формируют поликремниевые буферные области 9. Затем наносят изолирующий слой пиролитического оксида кремния 10, вскрывают контактные окна, формируют алюминиевую разводку 11, проводят вжигание алюминия в кремний и проводят пассивацию поверхности структуры.

Использование способа в производстве р-канальных МДП БИС позволяет повысить величину напряжения паразитных транзисторов ориентировочно на 15-20 В за счет повышения толщины полевого оксида кремния.

При этом возможно при дозе противоинверсионного легирования фосфором полевых областей 0,08 мкКл/см² за счет создания топологического промежутка между полевыми и диффузионными областями повысить пробивные напряжения р-n-переходов до 60 В. Это позволяет изготовить схемы с уровнем питания около 35 В, т.е. расширить область применения способа.

Использование: полупроводниковая технология, изготовление кремниевых интегральных схем. Сущность изобретения: на кремниевую подложку наносят слой нитрида кремния, вскрывают в нем окна под полевые области и проводят их противоинверсионное легирование. Затем проводят выращивание полевого оксида повышенной толщины, удаляют нитрид кремния и формируют активные области с использованием фоторезистивной маски. Особенностью этой операции является перекрытие фоторезистивной маской участков подложки, примыкающих к противоинверсионным слоям, что исключает контактирование активных и противоинверсионных областей. Далее формируют подзатворный оксид кремния, поликремниевые элементы, изолирующий слой, контактную металлизацию и межсоединения. В заключение поверхность структуры пассивируют. Данный способ позволяет изготовить интегральные схемы с повышенным уровнем напряжения питания за счет повышения пробивных напряжений активных областей и пороговых напряжений паразитных областей и пороговых напряжений паразитных транзисторов. 3 ил.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ P-КАНАЛЬНЫХ МДП БИС, включающий нанесение на кремниевую подложку слоя нитрида кремния, вскрытие в нем окон, противоинверсионное легирование кремния, формирование фоторезистивной маски для получения активных областей, легирование активных областей, формирование полевого и подзатворного оксида кремния, создание контактной металлизации и межсоединений, отличающийся тем, что, с целью изготовления интегральных схем с повышенным уровнем напряжения питания за счет повышения пробивных напряжений активных областей и пороговых напряжений паразитных транзисторов, окна в слое нитрида кремния вскрывают только над полевыми областями, проводят противоинверсионное легирование только на участках полевых областей, выращивают полевой оксид кремния, фоторезистивную маску для получения активных областей формируют после образования областей полевого оксида кремния с перекрытием участков подложки, примыкающих к этим областям, после чего проводят легирование активных областей и формирование подзатворного оксида кремния.