Способ создания коллекторных областей р-n-р-транзисторов

Способ создания коллекторных областей p-n-p-транзисторов, создаваемых на одной подложке с n-p-транзисторами в составе интегральной схемы, включающий создание высоколегированной области коллектора p⁺-типа вертикального p-n-p-транзистора в подложке, формирование низколегированной области коллектора путем эпитаксиального наращивания пленки n-типа и одновременной диффузии из высоколегированной области коллектора p⁺-типа, отличающийся тем, что, с целью улучшения электрических параметров интегральной схемы за счет повышения пробивного напряжения перехода коллектор-база p-n-p-транзистора и улучшения воспроизводимости параметров p-n-p-транзисторов, низколегированную область коллектора p-n-p-транзистора создают путем имплантации примеси для получения p-слоя в эпитаксиальной пленке и последующей диффузии примеси p-типа и ионолегированного слоя вглубь эпитаксиальной пленки до смыкания фронта этой диффузии с фронтом диффузии примеси p-типа из скрытого p⁺-слоя.

Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к производству монолитных интегральных схем, содержащих биполярное дополняющее n-p-n- и p-n-p-транзисторы.
Целью изобретения является улучшение параметров интегральной схемы за счет повышения пробивного напряжения перехода коллектор-база p-n-p - транзистора и улучшения воспроизводительности параметров p-n-p транзисторов.
На фиг. 1 приведено поперечное сечение монолитной интегральной схемы, содержащей дополняющие n-p-n и p-n-p транзисторы, изготовленные в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг. 2-6 показана структура монолитной интегральной схемы в процессе изготовления в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 7 и 8 представлены профили распределения концентрации примесей p-n-p транзистора и n-p-n транзистора соответственно, изготовленных в монолитной интегральной схеме в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 9 приведена зависимость граничной частоты от тока эмиттера p-n-p- и n-p-n транзисторов, изготовленных в соответствии с настоящим изобретением.
Пример. Для создания монолитной интегральной схемы, содержащей n-p-n- и p-n-p вертикальные транзисторы, согласно настоящему изобретению, сильнолегированная p⁺-область 1 p-n-p транзистора создает диффузией или ионным легированием бора в прогруженный слой 2 n типа, созданный в подложке 3 полупроводника p-типа (фиг. 1). Коллекторная область p-n-p - транзистора изолирована от подложки p-n -переходом, образованным с одной стороны n областью погруженного слоя 2 и эпитаксиальным слоем 4 n-типа и, с другой стороны, подложкой 3 p-типа и разделительными областями 5 и 6 p-типа. Выскоомная область 7 коллектора p-n-p транзистора и разделительные области 5 и 6 создается диффузией примеси p-типа в эпитаксиальную пленку 4 n-типа.
Монолитная интегральная схема, содержащая вертикальные p-n-p - транзисторы, может быть получена в результате выполнения следующих процессов, которые проводят в соответствии с настоящим изобретением. Исходной подложкой 3 является кремний p-типа с удельным сопротивлением 10 Ом см. Область 2 n-типа получается за счет селективного ионного легирования фосфором (доза 5-20 мкКл см^-2 и энергия 100 кэВ) и последующей диффузии при температуре 1200^oC в течение 16 ч в смеси сухого аргона и кислорода на глубину 12-20 мкм.
Область 8 n⁺ -типа получается за счет ионного легирования мышьяком (доза 200 мкКл см^-2 и энергия 10 кэВ) и диффузии при температуре 1200^oC в течение 2 ч в сухом кислороде. Поверхностное сопротивление 30-40 Oм/ .
Область 1 и 9 p⁺-типа получают загонкой бора при температуре 1000^oC в течение 30 мин и последующей разгонкой при температуре 1200^oC в сухом кислороде в течение 1,5 ч. Поверхностное сопротивление слоя 30-40 Oм/ .
Слой 4 n-типа получают эпитаксиальным осаждением кремния, легированного фосфором, на подложку 3 с диффузионными слоями. Удельное сопротивление пленки 0,7-1 Ом см и толщина 6-8 мкм.
В эпитаксиальной пленке 4 над областями 1 и 9 создают области 5 и 7 p-типа ионным легированием бором с дозой 1 мкКл см^-1 и энергией 100 кэВ. Затем проводят отжиг при температуре 1200^oC в течение 2 ч в сухом кислороде. В процессе отжига происходит встречная диффузия бора из погруженных p⁺ областей 1 и 9 и из поверхностных p-областей 5 и 7, приводящая к их смыканию. При этом образуется коллекторная pp⁺-область p-n-p - транзистора и изолирующая область n-p-n-транзистора. Концентрация примеси на поверхности областей 5 и 7 составляет 10¹⁰ см^-3. Проводится локальная диффузия примеси n-типа в область 7 для формирования базовой области 10 p-n-p-транзистора за счет ионного легирования мышьяком с дозой 20 мкКл см^-2 и энергией 120 кэВ и последующего отжига при температуре 1150^oC в течение 2 ч в сухом кислороде. При этом глубина перехода коллектор-база составляет 0,9 мкм и поверхностная концентрация 6 10¹⁸ см^-3.
Проводится локальная диффузия примеси p-типа в эпитаксиальный слой 4 под погруженным слоем 8 n⁺-типа для формирования базовой области n-p-n-транзистора 11 за счет диффузии из нитрида бора при T 925^oC и последующего термического отжига при T 1050^o в течение 30 мин. При этом глубина перехода коллектор-база составляет 0,9 мкм и поверхностная концентрация 9 10¹⁸ см^-3.
Формируется сильнолегированный слой 12 p-типа для образования эмиттера p-n-p-транзистора и подлегирования базовых контактов p-n-p-транзистора за счет диффузии бора из нитрида бора при температуре 975^oC в течение 40 мин.
Осаждается слой пиролитического окисла толщиной 0,3 мкм для защиты эмиттерной области p-n-p-транзистора. Формируется сильнолегированный слой n⁺-типа для образования эмиттерной области 13 n-p-n-транзистора и подлегирования области базового контакта p-n-p-транзистора диффузией фосфора из POCI₃ при температуре 950^oC в течение 15 мин.
Окончательный примесный профиль изолированного p-n-p-транзистора приведен на фиг. 7, окончательный примесный профиль n-p-n-транзистора на фиг. 8.
Полученные p-n-p-транзисторы имеют коэффициент усиления h₂₁ 30-60 при напряжении пробоя коллекторного перехода 30-40 В, а n-p-n-транзисторы имеют коэффициент усиления h₂₁ 30-100 при напряжении пробоя коллекторного перехода 30-50 В. Граничные частоты p-n-p- и n-p-n-транзисторов соответственно 2 и 1,5 ГГц.
Использование предлагаемого способа получения монолитной интегральной схемы, имеющей вертикальные дополняющие биполярные транзисторы, обеспечивает достижение высоких пробивных напряжений перехода коллектор-база p-n-p-транзисторов без увеличения сопротивления коллектора.
Изобретение относится к полупроводниковой технике и направлено на улучшение электрических параметров интегральной схемы за счет увеличения пробивного напряжения перехода коллектор-база p-n-p-транзистора и улучшения воспроизводимости параметров p-n-p-транзисторов. Это достигается тем, что формирование высокоомной области коллектора p-n-p -транзистора производится диффузией примеси p-типа из предварительно созданного ионолегированного слоя в рабочую поверхность кристалла до смыкания фронта этой диффузии с фронтом диффузии примеси p-типа из погруженного p⁺ - слоя. 9 ил.