Способ изоляции элементов интегральной схемы Советский патент 1977 года по МПК H01L27/00 

1

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводкнковых приборов и может быть использовано при изготовлении монолитных полупровощовсовых интегральных схем.

В бош шш{стве монолитных полупровоониковых Штегралыш1х схем для электрической изоляции отдельных злементов, сформированных в монолитном блоке монокристашшческого полупроводашка, нанример кремния, используют допошвпельные обратно смешенные р-п-переходы, Такой способ изоля1аш элементов блатчэдаря простоте его осуществлеш я нашел широкое ирииеиенне в производстве шпеграпьных схем. Отако он не обеспечивает достаточно ирочной электрической изоляции и, кроме того, создает возможиость образования жьразишых траюисторов, снижая тем надежность интегралышх схем.

Более перстюктивны свособы изоляюш элемеитов интегральной схемы при помощи разделяющих областей из даэлектрика, значительно уменьшающих паразитное влияние подложки. Известеи способ изоляции элементов интегралыюй схемы при помощи разделяющих областей из поликристаллического кремния путем создания иа локальных участках поверхности монокрпсталлической подложю окнснон пленки в аосдадующего выращивания слоя 1сремш1я. При этом на открытых участках поверхности мшокрясталлической иодложки образуется монокрнсталлнческнй кремшш, в .сотором затем ф(Н1вруют элементы 11нтегралыюй схемы, а на участках, покрытых этсисной пленкой, образуется по1В1Кристалляческнй кремшш, служащий межэлементной нзоляадюй. Таким образом, за нолупровсдаиковой мсяокрйсталлическсй подложке за время одного проп есса эпитаксиальиого выраашвания образуются островки монокристадлического кремшш, отделешсые от Щ)уга изолирукйцими обшстямя полнкристаЯличЕСкого кремшш.

ОД1ШКО нри осуществлешш известного способа в ироцессе эгштакснального выращивания по сущесгвушшей технологии в реакторе возможно арот е{сан№ спедуюидах реакдай:

Si + SiOj-« 2 SiO; StCt4 +2H2 .

Взаимодействие между окисной пленкой SiOj в креьв{ием приводит к удаледшю плегасн S i 0 с всюерхtiocTH кремния. В результате реакции SiCU 2Нз образуется элементарный кр«меий, который

осаждаясь на окисной пленке, образует кристаллиты, взаимодействующие с окислом, что также приводит к удалению окисной пленки с поверхности подаожки. На участках, с которых в результате указанных реакций удалена окисная пленка, растет монокристалличесюй кремний. Это ухудшает возмояшость быстрой диффузии примеси в эти области. Кроме того, эпитаксиальное осаждение кремния может быть вообще ограничено при наличии на подложке окисной пленки.,

При осуществле1ши известного способа изоляции элементов интегральной схемы необходимо вьшолнить несколько противоречивых условий, а именно; -свести к минимуму взаимодействие кремниевой подложки с окисной пленкой во время предварительного нагрева в процессе эпитаксиального выращивания кремния; создать одинаковые условия для одновременного осаждения образующегося элементарного кремния на окисел и на монокристалл; обеспечить условия, препятствующие взаимодействию между окисной пленкой и кристаллитами осаждающегося кремния; исключкп, образование кристаллитов на незащищенных окислом участках поверхности монокристаллической подложки. Вьшолнение этих условий существенно ограничивает технологические возможности, затрудняет получение воспроизводимых резульгатов и отрицательно влияет на качество изоляции, что снижает процент выхода годных интегральных схем и, соответственно, увеличивает их себестоимость.

Цель изобретения - повьппение воспроизводимости параметров приборов.

Цель достигается тем, что по предлагаемому способу на поверхности оклсной пленки до выращивания слоя кремния создают промежуточный слой из тугоплавкого материала, температура образования эвтектики которого с кремнием ниже температуры эпитаксиа шного выращивания кремния. Для создания промежуточного слоя используют по меньшей мере один из элементов группы Мо, W, Ti, Si.

Наличие промежуточного слоя из тугоплавкого Ь1атсриала исключает возможность взаимодействия окисной пле1пси с осаждаемым кремнием, а также исключает возможность роста монокристалла на закрытых окисной пленкой участках и образования кристаллов на открытой поверхности монокристаллической подложки, что позволяет обеспечить высокий процент выхода годных приборов с воспроизводимыми параметрами.

На фиг. 1-4 схематически изображена кремниевая монокристаллическая пластина на основных этапах технологического процесса обработки по предлагаемому способу.

Монокристаллическую подоложку 1 (фиг. 1) крешшя р-типа проводимости, в которой предварительно посредством диффузии сформирована

зона 2 с проводимостью типа «, окисляют по известной технологии. При этом на поверхности подложки 1 образуется окисная пленка 3.

Затем на окисной пленке 3 (фиг. 2) создают промежуточный слой 4 из тугоплавкого материала, температура образования эвтектики которого с кремнием ниже температуры зпитаксиального вырашивания кремния. В описываемом примере для создания промежуточного слоя 4 используют вольфрам (W), который напыляют на окисную пленку 3 путем электронно-лучевого испарения в вакууме.

В полученной системе путем фотолитографии формирзпют окна 5 (фиг. 3), свободные от слоя 4 тугоплавкого материала и окисной пленки 3.

После этого зпитаксиально выращивают на подложке 1 (фиг. 4) слой кремния -по известной технологии. При этом на участках, закрытых системой окисная пленка 3- тугоплавкий материал 4, образуется поликристаллический кремний 6, а на открытых участках - монокристаллический кремний 7 и-типа проводимости.

Созданный поверх окисной пленки 3 слой 4 из вольфрама играет роль затравки для образования поликристаллического кремния 6 и одновременно надежной маски для исключения взаимодействия осаждаемого кремния с окисной пленкой 3.

Испытания предлагаемого способа показали, что одновремеш1ьш рост монокристаллического и Лоликристаллического кремния происходит в щироком диапазоне температур и концентраций SiCU в газовой смеси при толщинах эпитаксиального слоя кремния от 3 до 30 мкм.

Для создания промежуточного слоя 4 могут быть использованы и другие тугоплавкие материалы, например молибден, титан, кремний или их сплавы.

Формула изобретения

1.Способ изоляции элементов интегральной схемы при помощи разделяющих областей из поликристаллического кремния путем создания на локальных участках поверхности монокристаллической подложки окисной пленки и последую щего выращивания слоя кремния, отличающийся тем, что, с целью повьцпения воспроизводимости параметров приборов, на поверхности окисной пленки до выраидавания слоя кремния создают промежуточньш слой из тугоплавкого материала, температура образования эвтектики которого с кремнием ниже температуры эпитаксиального выращивания кремния.

2.Способ по п. 1, отличающийся ,тем, что для создания промежуточного слоя используют по меньшей мере один из элементов группы Мо, W, Ti, Si.

Фиг.2

Vue.S

ФигЛ