Способ изготовления ВЧ транзисторных структур Советский патент 1993 года по МПК H01L21/331 

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к технологии изготовления полупроводниковых приборов и может быть использовано в производстве мощных ВЧ транзисторов и больших интегральных схем на биполярных транзисторах.

Целью изобретения является улучшение усилительных свойств транзисторных структур.

На фиг. 1 изображена высоколегированная полупроводниковая подложка 1 с высокоомным зпитаксиальным слоем 2, маскирующее диэлектрическое покрытие 3 со вскрытым окном 4, через которое сформирован базовый примесный слой 5 противоположного подложке типа проводимости; на фиг. 2 - полупроводниковая подложка 1 с маскирующим диэлектрическим покрытием 6, вскрытым змиттерным окном 7. вытравленной областью 8 и разогнанным термически базовым примесным слоем 9; на фиг. 3 - подложка 1 со сформированными

сл

активной базовой 10 и эмиттерной 11 обласстями, покрытых маскирующим диэлектрическим покрытием 12,- на фиг. 4 транзисторная структура со вскрытыми контактными окнами и металлизацией 13 и 14 к змиттерной базовой областям.

00

Способ осуществляют в следующем поорядке. На кремниевую высоколегированную

XI подложку 1 п-типа проводимости с удельго ю ным сопротивлением/э 0,01 Ом-см осаждают эпитаксиальным наращиванием

4 высокоомный слой 2 того же типа проводимости с удельным сопротивлением 2 Ом -см и толщиной 11 мкм. Термическим окислением в комбинированной среде сухого и увлажненного водяными парами кислорода проводят выращивание маскирующего диэлектрического покрытия 3 двуокиси кремния толщиной 0.6 мкм при температуре 1150°С. Фотогравировкой в выращенном окисле кремния 3 вскрывают окно 4 и через него диффузией бора из борного ангидрида

ВаОз формируют базовый примесный слой 5 противоположного подложке типа проводимости. Предварительную диффузию (загонку) бора производят в вакууме при температуре в течение 30 мин до получения поверхностного сопротивления 70 Ом/о с глубиной залегания диффузионного слоя 0,35 мкм.

Далее при температуре 150°С, чтобы глубина залегания диффузионного слоя не изменялись, в плазме ВЧ разряда разложением моносилана SIH4 в кислороде с аргоном на установке УВП-2 осуществляют плазмохимическое осаждение маскирующего диэлектрического покрытия в двуокиси кремния толщиной 0,5 мкм. Фотогравировкой вскрывают змиттерное окно 7 и плазмохимическим способом в течение 5 мин во фреоновой плазме хладона 14 (тетрафторид CF) под давлением 44 Па, используя маскирующие свойства фоторезиста, вытравливают примесный слой 8 на глубину, большую глубины его залегания на 0,45 мкм. После снятия фоторезиста и отмывки пластин в перекисно-аммиачной смеси производят термическую разгонку базового примесного слоя 9 при температуре 1150°С вначале в сухом кислороде в течение 6 мин, а затем в нейтральной азотной среде до глубины 4 мкм. После стравливания тонкого слоя двуокиси кремния с змиттерного окна в травителе на основе фтористоводородной кислоты и воды последовательно, либо одновременно из общего источника, формируют активную базовую 10 и эмиттерную 11 области. Базовую область формируют диффузией бора из ВгОз с последующей его разгонкой в нейтральной азотной среде. Поскольку вторая стадия разгонки ведется в нейтральной среде и поверхностная концентрация (Ns) легирующей примеси бора в значительно меньшей степени подвержена обеднению по сравнению с разгонкой в окислительной среде, сохраняется уровень поверхностного легирования типового диффузионного транзистора NS 4 10 см с глубиной залегания диффузионного ,5 мкм. Эмиттерную область 11 формируют диффузией фосфора из РОС1з при температуре 1000°С до N8 1 см через то же эмиттерное окно 7, что и активную базовую область 10. В результате диффузии фосфора в окислительной кислородной среде на поверхности окна образуется маскирующее диэлектрическое покрытие 12 из фосфорно-силикатного стекла. Далее вскрывают фотолитографией

контактные окна к эмиттерной 11 и базовой 9 областям, напыляют алюминий толщиной 1,5 мкм и последующей фотогравировкой формируют их металлизацию 13 и 14.

По сравнению со структурой, полу,ченной известным способом-прототипом, транзисторная структура, полученная данным способом, имеет эффективную площадь эмиттера большую на величину боковой. диффузии контактного базового слоя в сторону эмиттера. При глубине залегания диффузионного слоя 4 мкм сужение площади эмиттера при использовании способа-прототипа определяется боковой диффузией 2,8 мкм по всему периметру эмиттера. В

предложенном же способе развитие боковой диффузии ограничено вытравленной областью 8 большей глубины залегания базового примесного слоя 5. Для мощных В Ч транзисторных структур и для больших

интегральных схем на биполярных транзисторах размеры эмиттера уменьшают до нескольких микрон, причем, с использованием данного способа геометрические потери могут быть сведены к минимуму.

Лучшие усилительные свойства транзисторных структур, полученных описываемым способом, обеспечиваются большей эффективностью эмиттера, достигаемой за

счет увеличения эффективной площади эмиттера над тонкой центральной частью активной базовой области. Данный способ особенно эффективен при создании транзисторных структур, работающих на высоких частотах и при больших плотностях эмиттерного тока в условиях возрастающего эффекта концентрации тока по периметру эмиттера,

/

/

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЧ ТРАНЗИСТОРНЫХ СТРУКТУР, включающий получение базового примесного слоя противоположного подложке типа проводимости и его термическую разгонку, формирование маскирующего диэлектрического покрытия с последующим вскрытием эмиттерного окна и формирование активной базовой и эмиттерной областей через одно и то же окно, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью улучшения усилительных свойств транзисторных структур, после вскрытия змиттерного окна Проводят вытравливание примесного слоя, а маскирующее диэлектрическое покрытие формируют после получения базового примесного слоя, термическую разгонку которого ведут после вытравливания.

/

п

/

п

Фаг. 2.

Фие.д