Способ изготовления ВЧ р- @ -р транзисторов Советский патент 1993 года по МПК H01L21/331 

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано в производстве полупроводниковых приборов, в частности, при изготовлении кремниевых рп-р дискретных и интегральных транзисторов.

Целью изобретения является улучшение динамических параметров транзисторов.

На фиг. 1 показана высоколегированная полупроводниковая подложка 1 с высокоомным слоем 2 и маскирующим ее покрытием 3, вскрытым фотогравировкой окном 4, через которое сформирована базовая область 5, покрытая в свою очередь маскирующим слоем 6. На фиг. 2 показано вскрытое фотогравировкой в маскирующем слое 6 окно 7, через которое в базовой области 5 сформированы подлегированная область пассивной базы В, покрытая также маскирующим слоем 9, и вскрытое фотогравировкой окно 10, через которое в базовой области 5 сфор00мирована эмиттерная область 11, покрытая

Ьь окислом 12; на фиг. 3 - вскрытые фотогравиел о VI ровкой соответственно контактные окна 13 и 14 к эмиттерной 11, базовой 8 областям и их металлизированное покрытие 15 и 16,

00 открытая часть контактной площадки 17, поток ионов бора 18 и локальные участки 19 и 20 с разупорядоченной от его воздействия областью кристаллической решетки в эмиттере 11 и базе 8.

Ниже приводится пример реализации способа.

На высоколегированную подложку 1 (фиг. 1) р-типа проводимости сопротивлением 0,005 ом.см осаждают высокоомный эпитаксиальнонаращенный слой кремния 2

того же типа проводимости сопротивлеми ем 3 ом,см и толщиной 13,5 мкм. Далее пс зерхность слоя 2 подвергают термическому окислению при температуре в течение 110 минут в комбинированной среде сухого и увлажненного кислорода. При этом выращивают маскирующий слой 3 двуокиси кремния толщиной 0,6 мкм, достаточной для маскирования поверхности слоя 2 от всех последующих внедрений легирующих примесей. Одновременно слой 3 является пассивирующим покрытием для коллекторбазового р-п перехода,

В слое 3 фотогравировкой вскрывают окно А, через которое в две стадии формируют базовую область 5. Имплантацией фосфора на установке ионного легирования типа Везувий с энергией 80 кэв и дозой 8 мкк/см осуществляют предварительное внедрение базовой примеси и при температуре 1150°С осуществляют ее разгонку в комбинированной среде сухого и увлажненного водяными парами кислорода до глубины залегания диффузионного слоя 2 мкм с поверхностным сопротивлением ом/, . В процессе диффузии в окислительной среде вырастает маскирующий слой G толщиной 0,4 мкм. Далее хфотогравировкой в маскирующем слое б вскрывают окно 7 через которое формируют п -область подлогированной пассивной базы 8 с целью снижения последовательного сопротивле1.;ия между змиттерным и базовым контактом. Диффузию осуществляют из треххлористо го фосфорз РС1з, 8 две стадии: загонку Фос форй зедут при rerv neparype 980°С ;.v низкотемпературная разгонка (Т 950°С) s сухой и увлажненной водяными парами среде со следующими диффузиоимыми пораметрами: Rs 15 ом/п и ,2 мкм и толщиной окисла 9 0,35 мкм. Далее в с.поо окисла 6 с помощью фотогравировки вскрывают окно 10. через которое диффузией бо ра и формируют эмиттерную об.пасть 11.

Диффузию осуществляют из борного ангидрида В20з в две стадии. Первая стадия загонка проводится при температуре 1080°С в течение 20-30 минут в инертной атмосфере аргона, вторая - при Т 950°С в сухой и увлажненной кислородной среде со следующими параметрами: Ps 10 ом/ и толщиной базы 0,8 мкм, В процессе разгонки бора наращивается слой SI02 12 толщиной 0,2 мкм,

К сформированной эмиттерной 11, базовой 8 областям фотогравировкой вскрывают контактные окна 13 и 14 и осуществляют нанесение металлической

пленки алюминия напыления в взкууме толщиной 1-2 мкм,

-Фстогравировкой по металлу получают локгыь ое металлизированное покрытие 15,

16 таким образом, ч so часть контактной площадки 17 с зазором (2,5-3) мкм не покрывается металлом.

Затем проводят вжигание металлизации при ,-efv;riepaTypo 550°С в течение 15-30

мин с целью обеспечения малого переходного сопротивления контактов,

С целью снижения времени жизни неосновных носителей заряда пластины кремния со сформированными транзисторными

структурами подвергают обработке потсгком 1ЮНОВ бора 18 на установке ионного легирования типа Везувий Режим обрзбогки: э iepги l 40--10 кэв и доза 20-500 мкк/Сг-. Энергия ио,чов определяет их проникаюидую способность через маскирующее покрытие 12 и зазор 17 в базовую 8 и эмиттерную 11 области, а доза - количество внедрсмных ионов и степень разоупорядачения решетки кремния.

в результате обработки получают в приповерхностмой области структур локальные участки 19 и 20 с разупорядоченной струкгурой решетки кремния. Локализация обус ловле-:а наличием на поверхности структур

НЦЯ ПОПОВ металлической пленкой 15. 16 и слоем окисла 3 толщиной, достаточной для полного маскирования кремния от ионов бо1,;мириния элок .-р1-1чески ; параметров:

;;рсмс м рассасыоаиия Тросе коэффициента пепед-зчи по гоку fi,:/: i ранзисторкь/х cтpyf iyp гкжазьпзак) их су цествонное изменение. . Трусг VMCibjjaeTCR со 150 нсек до

тпмгек hvi- гп 00 -20 г Е РО ;-3f и

, мк.кул/см. иоратныс токи, нагфяжения насьицения не претерпевают сколь-нибудь зам G т ч о г о из м о н е н и л.

С , чтобы последующие :-емпературные воздействия не изменили ,чеобходи,мого соотношения указанных параметров, проводят стабилизируюидий отжиг при температуре 550°С в течение 10-15 мин, который определяет окончательное их значение,

Дальнейший нагрев транзисторной структуры при сборочнь х операциях или в условиях зксплуэтации не должен превышать значение температуры отжига.

Это обстоятельство гарантирует конечные значения параметров.

Определяющим фактором положительного эффекта является то, что ионы бора, сталкиваясь с атомами фосфора в кристаллической решетке базовой области 8, выбивают их из узлов, снижая их электрическую активность. Выбитые атомы в свою очередь смещают другие атомы, в результате чего образуется разупорядоченная область. Аналогичный эффект получается в области, легированной бором.

Отжиг используемых дефектов и размещение ионов бора в узлах кристаллической решетки - наблюдается при температурах более 600°С. Поэтому с применением имплантированного бора достигается положительный эффект. При температурах воздействия более 600°С ни в процессе сборочных операций, ни тем более в условиях

эксплуатации, кристаллы транзисторных структур не испытывают.

Время жизни неосновных носителей в транзисторе, изготовленном по данному способу, снижается только в локальных оБ-ластях на поверхности структуры, что позволяет с одновременным улучшением импульсных свойств транзистора получать неизменными величины напряжений насыщения UcEsat UBEsat из-зз неизменности свойств полупроводникового материала в объеме.

5 9 Фаг. 2 5 20 - Л ( / I K Ч ГI т М t г. J