Способ изготовления инжекционных интегральных схем Советский патент 1986 года по МПК H01L21/82 

6 3

S

ч

п

г;о

эо

0

со а

Фиг.

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при производстве полупроводниковых приборов, интегральных схем (ИС).

Известен способ создания полупроводниковых приборов и ИС с инжекционньЫ питанием, в которых базовый ток к каждому усиливающему ii-p-n-транзистору поступает через отдельный п-р-п -транзистор, эмиттером которого является р -область, называемая инжектором.

Согласно данному способу на низкоомной кремниевой подложке п -типа проводимости выращивается эпитаксиальный слой п -типа проводимости. В нем с помощью процессов маскирования, фотолитографии, загонки и разгонки примесей, напыления металла создают структуру приборов и интегральных схем с инжекционным питанием

Однако этот способ создания инжекционных приборов и ИС не обеспечивает формирования h -резисторов без проведения специальных процессов маскирования и фотолитографии под эти области.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления инжекционньк интегральных схем, вклю чающ.1и эпитаксиальное наращивание крем ниевого монокристаллического слоя п-ти па проводимости на подложку п -типа про водимости, формирование с помощью маскирования и внедрения примесей областей р-активной и р -пассивной баз, одновременное формирование п областей коллектора п р-и-транзистора и М -резисторов, создание п -эмит терного, р -инжекторного, базового и п -коллекторных контактов и h контактов к п -резисторам и металлизированных межсоединений. Согласно этому способу на низкоомной кремниевой монокристаллической подложке п -типа проводимости выращивается эпитаксиальный слой Л-типа проводимости, формируются области активной базы не только в ба зовых и инжекторных областях, но и в областях f -резисторов, затем по всей поверхности р -слоя создают слой п-типа проводимости с низкой концентрацией примеси, в котором при формировании р -областей одновременно создают П-области коллектора и-р-п-транзисторов и ц-резисто:ров. Затем создаются области коллекторного и базового контакта и металлизирование межсоединения. Однако известный способ создания инжекционных приборов и ИС имеет значительную невоспроизводимость параметров усиливающего п-р-И-транзистора из-за колебаний удельного сопротивления и толщины эпитаксиального слоя и концентраций в слаболегированных и и -слоях. Кроме того, этот способ обнаруживает низкое качество изоляции шины питания, соединяющей все инжектора; схемы, и и-эпитаксиального слоя (земли) из-за утечек переходов в п-р-п-транзисторе, возникающих вследствие дефектности структуры в инжекторных областях, образующейся из-за многократных имплантаций или диффузий примесей (р, п,р)в эту область..Оба эти фактора сильно снижают процент выхода годных.

Цель изобретения - увеличение выхода годных интегральных схем.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления инжекционньгх интегральных схем, включа ющем эпитаксиальное наращивание кремниевого монокристаллического слоя п-типа проводимости на подложку П -типа проводимости, формирование с помощью маскирования и внедрения примесей областей р -активной и р пассивной баз, одновременное формирование п-областей коллектора п-р-п-тразистора и ti -резисторов, создание л -эмиттерного, р -инжекторного, базового и h -коллекторных контактов и П -контактов к П -резисторам и металлизированных межсоединений, одновременное формирование П -области коллекторов п-р-п-транзисторов и и-резисторов проводят локально после создания р -областей пассивной базы, а подле.гирование п -контактов к коллекторам, эмиттеру и резисторам осуществляют с помощью маскирования п -резисторов и р контактов резистивной . На фиг. 1-4 изображена схема, поясняющая предлагаемый способ. Способ осуществляют следующим образом. На кремниевой монокристаллической подложке п -типа проводимости 1 или , на р -подложке со скрытым слоем п типа проводимости методом эпитаксии наращивают монокристаллический слой П -типа проводимости 2. Затем методом имплантации или- диффузии сквозь диэлектрическую или иную маску создают сначала п -области эмиттерного контакта 3 и эмиттерных охранных колец ,4, а затем в об ластях базы 5, инжектора 6 и резисто ра 7 формируют п -слой (см. фиг. 1) Далее методом имплантации или диффузии, используя диэлектрическую резистивную или комбинированную маску, формируют р -пассивную базу 8, p-инжектор 9 и р -охранные кольца к резисторам. ,10 (см. фиг. 2). После этого в маске, закрывающей поверх ность элементов, одновременно литографически создают контактные ок«а к коллекторным и базовым областям и резисторные окна, в которые методом имплантации или диффузии вводят примесь П-типа проводимости низкой концентрации и формируют п -области коллекторов 11 и г -резисторов 12. гЗатем литографически создают резисти ную маску 13 над h -резисторами и р -контактными областями к базе и инжектору (см. фиг. 3). После чего вводят методом имплантации примесь П -типа проводимости высокой концентрации в области h коллекторных контактов 14, п -эмит- терного контакта 15 и п -контактов 16 к резисторам. После чего наносят металл и формируют металлизированные межсоединения 17 (см. фиг. А). Пример создания инжекционных ИС: на подложке п -типа проводимости, например КЭС 0,01, эпитаксиально при 1200°С выращивают слой п-типа проводимости, например КЭФ 1,5, толщиной 2,0 мкм. На поверхности п-эпитаксиального слоя создают слой диэлектрика, напои мер термического окисла, при толщиной 0,3 мкм, в котором методом фотолитографии формируют окна под П -эмиттерный контакт и п -эмиттерные охранные кольца, куда проводят имплантацию примеси, например, фосфора при энергии 30 кэВ дозой 300 мкк/см. Затем после разгонки этого слоя в окисляющей среде при 1000°С вырапщвают на его поверхности термический окисел толщиной 0,2 мкм и проводят фотолитографию под р -области. В них внедряют примесь р-типа проводимости, например бор, при энергии 50 кэБ дозой 2 мкк/см. Затем проводят окисляющую разгонку при 1150°С в течение 40 мин, в ре.зультате 46to создают р -слой глубиной 0,9+0,1 мкм и выращивают над его 64 поверхностью термический окисел толщиной 0,15 мкм. В нем методом фотоли тографии формируют окна под p-области, используя комбинированную маску из термического окисла и фоторезистора, в них методом имплантации внедряют примесь р-типа проводимости, например бор, при энергии 40 кзВ дозой 500 мкк/см. После плазмохимического удаления фоторезистора и окисляющей разгонки р -слоя при 1000°С в течение 50 мин образуют р/-слой глубиной 0,6+0,1 мкм и термический окисел толщиной 0,3 мкм. В нем с помощью фотолитографии одновременно вскрывают контактные, окна к коллекторным и базовым областям и резисторные окна. В них проводят внедрение примеси h-типа проводимости, например фосфора, методом имплантации при энергии 80 кэВ дозой 3,5 мкк/см. При попадании низкой концентрации фосфора в сильнолегированные р -области контактов к базе и инжектору поверхностная концентрация бора в них практически не изменяется и качество омического контакта с металлом не ухудшается. После внедрения примеси и-типа проводимости в контактные и резисторные окна проводят отжиг в инертной среде, например азоте, для восстановления и разгонки при 1000°С в течение 20-50 мин до глубины, определяющей получение заданных значений коэффициента усиления и величины пробивных напряжений коллектор-эмиттерного перехода И-р- -транзистора. Например, для Llic 4, разгонку следует проводить в течение 40+5 мин, при этом глубина и -слоя составляет 0,35+-0,05 мкм. Затем на поверхность пластины наносят маску 4i3 фоторезиста,, например РН-7, толщиной 0,9 мкм, в которой с помощью фотолитографии создают окна под коллекторный и эмиттерный контакт и ;контакты к резисторам. Травление диэлектрика на этой фотолитографии не проводят, как оно бьшо выполнено на предыдущей фотолитографии. В образованные в резистивной маске отверстия проводят имплантацию примеси П -типа, например фосфора, при энергии 30 кэВ дозой 300 мкк/см. После удаления фоторезистивной маски плазмохимическим способом осущео гвляют восстанавливающий примесь отжиг в инертной среде, например азоте, при

900°С в течение 15 мин, при этом получают и -слой глубиной 0,2+0,05 MKMJ Затем напыляют металл, например алюминий, с добавкой кремния (2,5%) и с помоп ью фотолитографии формируют металлизированные межсоединения.

Данный способ обеспечивает увеличение процента годных приборов и ИС за счет увеличения.воспроизводимости параметров п-р-о-транзисторов, так как формирование п-коллектора проводится на конечном этапе создания активной структуры и возможно управление величиной пробивного напряжения UK, и коэффициента усиления с помощью изменения отжига после имплантации п -слоя. При известном способе время разгонки п-слоя задается постоянным, а величина пробивного напряжения измеряется лишь после ряда последующих

операций, поэтому управление величи ной и затруднено, а в случае заниженной толщины активной базы или эпитаксиального слоя невозможно. Улучшается качество переходов tj-p-Dтранзистора и снижается количество кристаллов, имеющих утечку изоляции между шиной питания и п -эпитаксиальным слоем, которое происходит за .счет улучшения качества структуры в р -областях при устранении из них И -легирования.

Кроме того, способ снижает трудоемкость изготовления кристаллов за счет упрощения процесса фотолитографии под П -коллекторный контакт, которая проводится без травления диэлектрика, и увеличивает выход годных за счет самосовмещения И ип областей.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНЖЕКЦИОННЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, включающий эпитаксиальное наращивание кремниевого монокристаллического слоя П-типа проводимости на подложку п типа проводимости, формирование, с помощью маскирования и внедрения примесей областей р -активной и р -пасвСЕСОГОЗ 13 3 сивной 6a3j одновременное формирование h -областей коллектора п-р-п транзистора и п -резисторов,создание П -эмиттерного, р -инжекторного, базового и и -коллекторных контактов и И -контактов к h -pe3HCTopaM и металлизированных межсоединений, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода годных интегральных схем, одновременное формирование п -области коллекторов h-p-nтранзисторов и П -резисторов проводят локально после создания р -областей пассивной базы, а подлегирование fl -контактов к коллекторам, эмиттеру и резисторам осуществляют с помощью маскирования п -резисторов и р -кон(Л тактов резистивной маской.

W 10 3 15 Ю К ,2К P

-фф / jFr

II/I J II II nf I I (й4 II II

.

Фиг