Способ изготовления монолитных интегральных схем Советский патент 1993 года по МПК H01L21/82 

Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности, к производству монолитных интегральных схем, содержащих дополняющие биполярные п-р- р- и p-n-p-транзисторы и полевой транзистор с управляющим р-n- переходом.

Цель изобретения - улучшение электрических параметров интегральных схем, повышение их воспроизводимости и снижение трудоемкости изготовления.

На фиг.1 показано поперечное сечение монолитной интегральной схемы, содержащей дополняющие n-p-п и р-п-р-биполяр- ные транзисторы и р-канальный полевой транзистор с управляющим р-п-переходом; на фиг,2 -9 - последовательность процесса

изготовления монолитной интегральной схемы согласно изобретению.

Пример. Для создания монолитной интегральной схемы, содержащей n-p-п и p-n-р вертикальные транзисторы и р-канальный полевой транзистор с управляющим р-п переходом, согласно настоящему изобретению, сильнолегированная р+ область (1) коллектора p-n-р транзистора создается диффузией или ионным легированием бора в погруженный слой (2) n-типа, созданный в подложке (3) полупроводникового р-типа (фиг.1). Разделительные р+ области (4) и (5) для изоляции n-p-п-транзистора и полевого транзистора создаются одновременно с областью (1) диффузией бора в подложку (3).

00

о

00

-«а

4 sj

Сд

Сильнолегированная п (6) коллектора n-p- п- транзистора создается ионным легированием примеси n-типа в подложку (3) р-типа. Коллекторная область p-n-р транзистора изолирована от подложки р-п-переходом, образованным n-областью погруженного слоя (2) и эпитаксиальным слоем (7). п-р-п- транзистор и полевой транзистор изолированы от подложки и других элементов схемы р-.п- переходами, образованными п-обла- стью эпитаксиального слоя (7) и разделительными р-областями (4), (5), (8), (9). Высокоомная область (10) коллектора р-п-р транзистора,р-область канала (11)полевого транзистора и разделительные области (8) и (9) создаются ионным легированием с последующей диффузией примеси р-типа в эпитаксиальную пленку (7) n-типа, причем в области коллектора p-n-p-транзистора происходит смыкание фронта этой диффузии с сильнолегированной областью (1).

Монолитная интегральная схема, содержащая биполярные дополняющие транзисторы и р-канальный полевой транзистор, может бы-ть получена в результате выполнения следующих процессов, которые проводятся в соответствии с настоящим изобретением. Исходной подложкой (3) является кремний р-типа с удельным сопротивлением 10 Ом см. Область (2) п-типа получается за счет селективного ионного легирования фосфором (доза мкК/см ) энергия 100 кэВ) и последующей диффузии при температуре 1200°С в течение 16 ч в смеси аргона и кислорода на глубину 12-20 мкм..

Область п+- типа (6) получается за счет ионного легирования мышьяком (доза 200 мкК/см , энергия 10 кэВ) и диффузии при температуре 1200°С в течение 3 часов в сухом кислороде. Поверхностное сопротивление 30-40 Ом,/°О.

Области р+-типа (1). (4) и (5) получаются загонкой бора при температуре 1000°С в течение 30 мин и последующей разгонкой при температуре 1200°С в течение 1.5 часов. Поверхностное сопротивление слоя 30-40 Ом/О. .

Слой п-типа (7) получается эпитаксиальным осаждением кремния, легированного фосфором, на подложку (3) с диффузионными слоями (1,2,3,4.5,6). Удельное сопротивление слоя (7) 0.7-1,0 Ом -см, толщина 6-8 мкм.

В эпитаксиальном слое (7)над областями. (1), (4) и. (5) создаются области р-типа (8), (9) и (10). а также область (11) ионным легированием бором с дозой 0.5-1.0 мкК /см и энергией 100 кэВ. Затем проводится отжиг

при температуре 1200°С в течение 2 часов в сухом кислороде. В процессе отжига происходит встречная диффузия бора из погруженных р+ областей (1), (4), (5) и из

поверхностных областей (8), (9) и (10), приводящая к их смыканию. При этом образуется р+р-коллекторная область p-n-р транзистора и изолирующие области п-р-п-транзисто- ра и полевого транзистора. Концентрация.

0 примеси на поверхности областей (8), (9) и (10) и (11) составляет 1016ат -см 3. Образующаяся при отжиге область (11) представляет собой р-канал полевого транзистора. В области (12) и (13) проводится локаль5 ная диффузия примеси n-типа для формирования соответственно базовой области p-n-p-транзистора и области затвора полевого транзистора посредством ионного легирования мышьяком с дбзой 20 мкК/см2 и

0 энергией 120 кэВ и последующего отжига при температуре 1150°С в течение 2 часов в сухом кислороде. При этом глубина перехода составляет 0,9 мкм и поверхностная кон1Яs

центрация равна 6 10 см .

5В эпитаксиальный слбй (7) над погруженным слоем п+типа (6) проводится локальная диффузия примеси р-типа для формирования базовой области п-р-п-тран- зистора посредством диффузии бора из нит0 рид а бора при Т 925°С и последующего отжига при Т 1050°С в течение 50 минут. При этом глубина перехода коллектор-база составляет 0,9 мкм и поверхностная концентрация 9 -1018см 3.

5 Диффузией бора из нитрида бора При температуре 925°С формируются сильнолегированные области р типа:

(15) - для образования эмиттера р-п-р- транзисторз;

0 (16)-для подлегирования коллекторого контакта p-n-р транзистора;

(17) -для подлегирования контактов п- р-п транзисторов;

(18), (18с) - для подлегирования обла- 5 стей истока-стока полевого транзистора.

Осаждается слой пиролитического окисла толщиной 0,3 мкм для защиты областей (15,16,17,18). Диффузией фосфора при температуре 950°С формируются сильноле- 0 тированные области п+-типа для образования области (19) эмиттера и области (20) коллекторного контакта п-р-п-транзистора. области(21) базового контакта p-n-р транзистора и области (22) контакта к затвору по- 5 левого транзистора. Полученные p-n-p-транзисторы имеют коэффициент усиления 30-60 при напряжении пробоя перехода коллектор-база 30-60 В. п-р-п- транзисторы имеют коэффициент усиления

30-100 при напряжении пробоя перехода коллектора 30-50 В. Граничные частоты р- n-р и n-p-п-транзисторов соответственно равны 2 и 1,5 ГГц. Полевые транзисторы с р-каналом имеют напряжение отсечки 2-5 В при напряжении пробоя перехода затвор-исток 30-90 В.

Формула изобретения Способ изготовления монолитных ин- тегральных схем с изоляцией р-п-перехо- дом, содержащих дополняющие биполярные высокочастотные n-p-п- и р-п-р- транзисторы и полевой транзистор с управляющим p-n-переходом, включающий фор- мирование на кремниевой подложке р-типа низкоомной области коллектора п-р-п-тран- зистора, области коллектора р-п-р-транзи- стора, высокоомной области коллектора n-p-n-транзистора путем осаждения эпитак-

спальной пленки n-типа, области базы р-п- р-транзистора, области базы п-р-п-транзи- стора. области эмиттера р-п-р-транзистора, области эмиттера и подлегирование контактной области коллектора п-р-п-транзистора, области канала и области затвора полевого транзистора, контактных областей, отличающийся тем, что, с целью улучшения электрических параметров интегральных схем, повышения их воспроизводимости и снижения трудоемкости изготовления, после формирования высокоомной области коллектора, n-p-n-транзистора формируют высокоомную область коллектора р-п-р- транзистора одновременно с областью канала полевого транзистора путем диффузии примеси р-типа с поверхности эпитаксиаль- ной пленки, затем формируют область базы р-п-р-транзистора одновременно с областью затвора полевого транзистора.

Фиг.

Использование: микроэлектроника, технология изготовления монолитных интегральных схем с изоляцией р-п-переходом, включающих дополняющие n-p-п и р-п-р-би- полярные транзисторы и полевой транзистор с управляющим р-п-пёреходом. Сущность изобретения: после формирования высокоомной области коллектора п-р-п транзистора формируют область канала полевого транзистора и высокоомную область коллектора p-n-p-транзистора в едином технологическом цикле путем диффузии примеси р-типа в эпитаксиальную пленку, а затвор полевого Транзистора формируют одновременно с базовой областью р-п-р-транзисто- ра.9 ил. (Л