Способ изготовления транзисторных структур Советский патент 1978 года по МПК H01L21/00 

Изобретение относится к электронной технике и может использоваться при изготовлении полупровоаниковых транзисторов для сверхбыстрэдействую.-цих и сверхвысокочастотных интегральных схем.

Известен способ фог)мирования источника базы при изготовлении транзисторных структур, включающий нанесение неоднородного пок 1ытия, содержащего легируюший слой, например окись алюминия, и маскирующий слой, например двуокись кремния, и его фотолитографию .

Однако применение окиси алюминия как легирующего вещества неудобно, так как диффузия из проводится в атмосфере водорода. Кроме того, ширина окна эмитте)а зависит от точности совмещения фотошаблона с пластиной, а так как погреипюсть совмещения составляет не менее 1-0,5 мкм, то таким способом невозможно получить окна субмикронных г)азмеров.

Известен также способ изготовления транзисторных структур, включаюищй операции нанесения на полупроводниковую

пластину многослойного пленочного покрытия, содержаиего легирующий слой, например боросиликатное стекло, и маскирующий слой, например двуокись кремния,формирования источника базы; диффузии примесей в базовую область из легирующего слоя; окисления поверхности пластинь ; вскрытия окон в окисле для формирования эмиттера; диффузии примесей в эмиттерную

область и металлизации.

lio в данном случае необходимо применение двух точных, фотолитографий на сформированной структуре базы, что ограничивает размеры последней, а зазор

между контактами базы и эмиттера не покрыт экранирующим слоем, вследствие чего во время окисления из-за поглощения окислом примесей увеличивается сопротивление базы.

Цель изоб 1етения - получение структуры с субмикронными размерами. Это позволяет увеличить быстродействие транзисторных структур микронных размеров, создать самосовмещающиеся окна эмиттера и контактные окна базы и эмиттера, исключить точные фотолитографии при формировании источника базы. Это достигается тем, что между легирующим и маскирующим споем наносят экранирующий слой, например алюмосиликата ное стекло, на поверхность пластины наносят слой окисла, а после вскрытия окон в нанесенном окисле открытым травлением xS селективных травителях последовательно травят экранирующий и легирующий слои до области базы, формируя окно эмиттера и контактное окно базы. Таким способом получают транзисторные структуры микронных размеров с параллельно расположенными контактными окнами базовой и эмиттерной областей с маленьким сопротивлением базы. Размеры и начальные координаты структур в плане (координаты X, у) определяются толщ№ной слоеь и углом среза (координатой). При этом имеется самосовмещение окна , эмиттера и контактных окон базы и эмит На фиг. 1 показано сечение полупрово никовой пластины со сформированной трех слойной структурой из неоднородного примесного стекла; на фиг, 2 - то же, после диффузии и окисления; на фиг. 3 - полупроводниковая пластина после открытия окна в нанесенном слое двуокиси кремния вид сверху; на фиг. 4 - сечение полупроводниковой пластины после открытого селективного травления незащищенных концов экранирующего слоя; на фиг. 5 - то же, после открытого травления; на фиг, 6 сечение полупроводниковой пластины с структурой для создания эмиттера и контакта базы. На поверхности кремниевой пластины 1 методом объемной фотолитографии формируют структуру 2 из неоднородного примесного стекла, содержащего легирую щий слой 3 с базовыми примесями, например бо.росиликатное стекло, нанесенное центрифугированием из легирующих композиций, слой 4, экранирующий против окислительной .атмосферы при термическом окислении, например алюмосиликатное стекло, нанесенное реактивным распылением, и маскирующий слой 5, например слой двуокиси кремния, нанесенНый высокочастотным распылением. При формировании структуры всегда образуется кЛин 6 травления, который обусловливается изотропным травлением и зависит от соотношений скоростей травления слоев, 55 от адгезии фоторезист - маскирующий слой и адгезии между остальными слоями. Далее проводят диффузию базы 7 и термическое окисление. Так как слой 4 экранирует против окисляющей атмосферы, то термическая двуокись кремния (слой 8) образуется на поверхности пластины 1 в местах, не защищенных экранирующим слоем 4, в том числе под клином 9 травления и легирующим слоем 3. Слой 5 в этом процессе активной роли не играет. После окисления пластину покрывают (например, высокочастотным распьтением) слоем 1О двуокиси кремния и в нем открывают окно 11 (см. фиг. 3). Открытие окна проводят обычной фотолитографией. При этом требуется только совмещение по длине структуры 12. Проводят открытое селективное по отношению к слоям 5, 3 и 8 травление экранирующего слоя 4 (например, 1Х рячей фосфорной кислотой). Так как нанесенный слой 10 двуокиси кремния и маскирую 5 служат маской, то травятся только неприкрытые этой маской параллельные полоски клина травления экранирующего слоя 4 до легирующего слоя 3. Потом открыто травят легирующий слой 3 (см. фиг. 5), например, в Р-травителе, вследствие чего на пластине 1 с базовой областью 7 открываются две параллельные полоски 13 и 14, ширина которых зависит от клина .травления экранирующего слоя 4. Гак как толщина термического окисла (слой 8) больше, чем толщина легирующего слоя 3, то при травлении стравливается только часть термического окисла (слой 8), а маскирующий слой стравливается полностью. Пластину 1 покрывают слоем 15 стекла (см.фиг. 6) с больщой концентрацией базовых .примесей (например, боросиликатным стеклом, нанесенным центрифугированием из легирующих композиций) и методом обычной фотолитографии открывается одна из полосок, например 13, при этом совмещают только край темно-белой полуплоскости по ширине структуры. На пластину наносят-легированный примесями для создания эмиттера слой 16 (например, фосфорсиликатное стекло из легирующих композиций в базовой области через полоску 13. Слои 3, и 15 служат маской против диффузии примесей из слоя 17 в пластину, а слой 15 еще и источником для создания сильно легированной области 18 под полоской 14 в базе 7 во время диф- фузии эмиттера, Контакты для эмиттера и базы в зави симости от ширины исходной структуры создают обычным способом металлизации. Формула изобретени Способ изготовления транзисторных структур, включающий операции нанесения на полупроводниковую пластину многослойного пленочного покрытия, содержащего легирующий слой, например борос ликатное стекло, и маскирующий слой, на пример двуокись кремния; формирования источника базы; диффузии примесей в базовую область из легирующего слоя; оки ления поверхности пластины;, вскрытия окон в окисле для формирования эмитте16ра; диффузии примесей в эмиттерную область и металлизации, отлич аю- щ и и с я тем, что, с целью получения структур с субмикронными размерами, между легирующим и маскирующим слоем наносят экранирующий слой, например алюмосиликат, на поверхность пластины наносят слой окисла, а после вскрытия окон в нанесенном окисле открытым травлением в селективных травителях последовательно травят экранирующий и легирующий слои до области базы, фл;рмируя окно эмиттера и контактное окно базы.

/V// C-j /Ж

Фиг. 1

Фиг. 2

Ч- Э П

8 1

Фиг. 5

Фие.

IS 4 J /

8 13

Ф1/е. &