СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫХ СТРУКТУР Советский патент 1996 года по МПК H01L21/331 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в технологии изготовления транзисторных структур с полным эмиттером.

Известны способы, по которым при изготовлении транзисторных структур эмиттер получают локальным наращиванием в окне в диэлектрической пленке.

Однако этот способ не обеспечивает надежного предотвращения закорачивания р-n-перехода эмиттер-база, поскольку при локальном наращивании возможно образование фасеток, щелей между эмиттером и диэлектриком. При вплавлении алюминия последний диффундирует по щелям и фасеткам до базы, закорачивая переход эмиттер-база.

Известен также способ изготовления транзисторных структур, в котором эмиттерный переход для предотвращения его закорачивания при вплавлении алюминия внахлест маскируют пленкой молибдена или ванадия, что усложняет технологический процесс, или при напылении алюминия в последний вводят кремний.

Наиболее близким к предлагаемому является способ изготовления транзисторных структур, включающий создание коллектора, базы, маскирование поверхности структуры пленкой диэлектрика, вытравливание в диэлектрике эмиттерного окна, осаждение легированной пленки кремния, вытравливание из этой пленки мезы, внахлест маскирующей эмиттерное окно, формирование эмиттера и металлизацию.

Недостатками способа являются низкие быстродействие и плотность тока эмиттера на высоких частотах.

Цель изобретения повышение быстродействия и плотности тока эмиттера на высоких частотах, воспроизводимости характеристик транзисторов.

Цель достигается тем, что после маскирования поверхности структуры пленкой диэлектрика на него наносят поликристаллический кремний толщиной 0,1-0,2 мкм, а в процессе осаждения легированной пленки кремния получают одновременно монокристаллический и поликристаллический кремний. С повышением температуры осаждения кремния на полупроводниковую подложку, локально маскированную диэлектриком, до значения более 1100^оС ухудшается зарождение поликристалла на границе окисла с окном, что приводит к увеличению ширины пор между зернами и повышает вероятность сквозного проплавления пор алюминиевой металлизацией при ее вплавлении и, таким образом, закоротки эмиттерного перехода. Для улучшения зарождения поликристалла на границе окисла, увеличения его плотности на диэлектрическую пленку, маскирующую приборную структуру, предлагается осаждать пленку поликристалла толщиной 0,1-0,2 мкм, обеспечивающую сплошность закрытия диэлектрика, при температуре ниже эпитаксильного роста 600-900^оС и затем вскрывают эмиттерное окно в поликристаллической пленке и диэлектрике.

В предлагаемом способе эмиттерную пленку наращивают в режиме, обеспечивающим, с одной стороны, рост монокристаллического слоя, что позволяет воспроизводимо контролировать концентрацию примеси в слое и получить ровный эмиттерный переход, а с другой получение плотной структуры поликристалла над диэлектриком, предотвращающая закорачивание перехода эмиттер-база при выплавлении алюминия.

Предлагаемый способ иллюстрируется на примере КИД технологии (фиг. 1-3).

П р и м е р. На подложке 1 кремния р-типа проводимости создают локальный скрытый слой 2 n⁺-типа проводимости. Наращивают эпитаксиальный скрытый слой 3 р-типа проводимости толщиной 0,7 мкм с удельным сопротивлением 0,1-0,2 Ом·см. Формируют глубокий коллекторный контакт 4 по периферии n⁺-скрытого слоя 5 с выращиванием окисла кремния. На поверхность 6 окисла наращивают поликристаллический кремний. В окисле кремния и поликремния вскрывают эмиттерное окно 7 (см. фиг. 1). Методом пиролиза моносилана при температуре 1050^оС наращивают слой кремния толщиной 0,6 мкм, состоящий из монокристаллической области 8. В процессе наращивания эпитаксиальной пленки ее легируют мышьяком. При температуре роста ниже 950^оС структура поликристалла на диэлектрике становится недостаточно плотной, появляются отверстия в поликристалле на границе эмиттерного окна. Методом фотолитографии травят пленку 9 кремния таким образом, чтобы внахлест маскировала диэлектрик (слой 5 и поверхность 6). Далее в окисле кремния травят контактные окна к коллектору 10 и базе 11 и напыляют алюминий с последующим формированием металлизированной разводки.

Вскрытие контактных окон к коллектору и базе возможно и под защитой поликристаллической пленки, что улучшает качество окисной пленки (уменьшается ее дефектность). В поликремнии травят окна к коллектору и базе, потом под защитой поликремниевой пленки травят в этих окнах окисел кремния, напыляют алюминий и методом фотолитографии формируют разводку из алюминия и поликремния. В последнем случае уменьшается количество фотошаблонов (на один фотошаблон) при изготовлении транзисторных структур.

Предлагаемый способ эффективно решает проблему миниатюризации и изготовления быстродействующих интегральных транзисторов. Поликристалл надежно защищает переход эмиттер-базы от закорачивания при вплавлении. Так, при вплавлении алюминия при Т 510^оС в течение 30 мин отказов по закорачиванию перехода эмиттер-база не наблюдалось. Плоский эмиттерный переход, который обеспечивается предлагаемым способом, позволил повысить граничную частоту для тех же размеров транзистора с 1,3 до 2,6 гГц. Кроме того, почти отсутствует падение граничной частоты и коэффициента усиления с увеличением тока эмиттера в диапазоне 1-30.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫХ СТРУКТУР, включающий создание коллектора, базы, маскирование поверхности структуры пленкой диэлектрика, вытравливание в диэлектрике эмиттерного окна, осаждение легированной пленки кремния, вытравливание из этой пленки мезы внахлест маскирующей эмиттерное окно, формирование эмиттера и металлизацию, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и плотности тока эмиттера на высоких частотах, после маскирования поверхности структуры пленкой диэлектрика на него наносят поликристаллический кремний толщиной 0,1 - 0,2 мкм, а в процессе осаждения легированной пленки кремния получают одновременно монокристаллический, поликристаллический кремний и эмиттер.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРАНЗИСТОРНЫХ СТРУКТУР, включающий создание коллектора, базы, маскирование поверхности структуры пленкой диэлектрика, вытравливание в диэлектрике эмиттерного окна, осаждение легированной пленки кремния, вытравливание из этой пленки мезы внахлест маскирующей эмиттерное окно, формирование эмиттера и металлизацию, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и плотности тока эмиттера на высоких частотах, после маскирования поверхности структуры пленкой диэлектрика на него наносят поликристаллический кремний толщиной 0,1 - 0,2 мкм, а в процессе осаждения легированной пленки кремния получают одновременно монокристаллический, поликристаллический кремний и эмиттер.