Способ изготовления полупроводниковых приборов

Номер патента: 1828560

Авторы: Йоханнес, Роланд, Хенрикус

Есть еще 5 страниц.

Смотреть все страницы или скачать ZIP архив

Текст

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУЕ/1 ИК сз)5 Н 0121/28 ИЗО ОПИСАНК ПАТЕНТУ ТЕНИ(Х К ванныи прие и прилегаупеньки, и ющих примего участка в сть окна боразованием ной области ым участком ся улучш м обеспеч ГОСУДАРСТВЕН ЮЕ ПАГЕНТНОЕВГДОУСТВО СССР(71) Н,В,Филипс Глоэлампенфабрикен (ч ) (72) Хенрикус Годфридус Рафаэль Мас, Роланд Артур Ван Ес, Йоханнес Вильхельмус Андрианус Ван Дер Вельден (К)(56) К.В/азЫо ес а). ГаЬГсГг)оп ргосезз апс с)еч)се сЬагастегзтсз о 1 зс)е аа)Ьазе солтасл ыгцссоге Тгапззсог цз)пц ьго - яер ох)с)а 1 оп о 1 з)де аа зог 1 асе, )ЕЕЕ Тгапзасбопз оп Е)еспгоп Оеосез, ч.35, )ч.10, оссоЬег 1988, р.1596-1600.(57) Использование; микроэлектроника, технология изготовления полупроводниковых приборов, Сущность изобретения: полупроводниковая подложка имеет на одной главной поверхности . ступеньку, огЬаничивающую приборную область полупроводниковой подложки поверх погруженИзобретение относится к способу,изготовления полупроводниковых приборов, при котором изготавливают полупроводниковую подложку, имеющую на одной главной поверхности ступеньку, ограничивающую приборную область полупроводниковой подложки, выше погруженного участка, созданного в полупроводниковой подложке, создают защитный изолирующий слой на боковой стенке ступеньки, создают изолирующий участок в области на одной поверхности, прилегающей к боковой стенке ступеньки, формиру 5 Ц1828560 АЗ ного участка, созданного в полупроводниковой подложке. При изготовлении полупроводникового прибора создают защитный изолирующий слой на боковой стенке ступеньки и изолирующий участок на области одной главной поверхности, прилегающей к боковой стенке ступеньки. Осаждают кремний по одной поверхности с антиокислительным слоем на боковой стенке ступеньки, для формирования на указанной области одной поверхности промежуточного кремниевого участка, изолированного от боковой стенки ступеньки и оставляющего открытой область боковой стенки, Затем из области боковой стенки удаляют защитный изолирующий слой. На изолирующем участке и прилегающей боковой стенке ступеньки формируют кремниевый участок, легированный примесями, и производят диффузию легирующих примесей из легированного кремниевого участка в приборную область через область окна, чтобы сформировать контактный участок для контактирования с приборным участком. 7 э,п;ф-ы,22 ил. ют кремниевый участок, легиро есями на изолирующем участкющей к боковой стенке ст роизоодят диффузию легиру сеи иэ легированного кремниевоприборную область через облаковой стенки ступеньки с обконтактного участка в прибордля контактирооания с приборнв приборной области,Целью изобретения являение параметров приборов путе1828560 дгуУ фЮГ Корректор Н. Гунько Редактор С, Кулэко Подписноепо изобретениям и открыт-35, Раущская наб., 4/5 при ГКНТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Составите Техред М каз 2370 Тираж ВНИИПИ Государственного комите 1.13035, Москвания контроля или регулирования размеров и расположения области окна, чтобы исключить нежелательные увеличения емкости база-коллектор и исключить уменьшение напряжения пробоя, не прибегая к сложному процессу,На фиг. 1-5 показаны схематические виды в сечении полупроводниковой подложки, иллюстрирующие операции изготовления биполярного транзистора с использованием способа в соответствии с настоящим изобретением; на фиг, 6 - 9 - увеличенные схематические виды в сечении части полупроводниковой структуры, изображенной на фиг. 1 - 5, для иллюстрации первого примера осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением; на фиг, 10 и 11 - увеличенные схематические виды в сечении, аналогичные фиг. 6 - 9, для иллюстрации второго примера осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 12 и 13 - увеличенные схематические виды в сечении, аналогичные фиг. 6 - 9, для иллюстрации третьего примера осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 14 и 15 - увеличенные схематические виды в сечении, аналогичные фиг. 6-9, для иллюстрации четвертого примера осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 16 и 17 - увеличенные схематические виды в сечении, аналогичные фиг. 6-9, для иллюстрации пятого примера осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением; на фиг, 18 и 19 - увеличенные схематические виды в сечении, аналогичные фиг. 6 - 9, для иллюстрации шестого примера осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 20-22 - увеличенные схематические виды в сечении, аналогичные фиг, 6 - 9, для иллюстрации седьмого примера осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением,На чертеже приняты следующие обозначения; полупроводниковая структура 1, поверхность 2 полупроводниковой структуры 1, ступень 3, участок 4 поликристаллического кремния, участок 5 поликристаллическогсг кремния, изолирующий слой 6, слой 7 поликристаллического кремния, участок 8 поликристаллического кремния, контактный участок 9, область базы 10, слой 11 кремния, подложка 12, высоколегированный слой 13, эпитаксиальный слой 14, изолирующий слой 15, слой 16 нитрида кремния, оксидный слой 17, участок 18 нелегированного поликристаллического кремния, слой 19 оксида кремния, слой 20 нитрида кремния, участок 21 оксида крем 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 ния, приборный участок 22, оксидный слой 23, область эмиттерэ 24, участок 25 оксида, участок 26 оксида, тонкий оксидный слой 27, маскирующий слой 28, участок 29 оксида, участок 30 оксида, оксидный слой 31, слой 32 нитрида кремния, участок 33 оксида, участок 34 оксида, участки 35 - 37 оксидного слоя 31, боковая стенка 38 ступени 3, область окна 39, верхняя поверхность 40 ступени 3, участки 41 - 45 слоя 11 кремния, участки 46 - 48 слоя 32 нитрида кремния,Как показано на фиг, 1, в этом примере полупроводниковая структура 1 содержит монокристаллическую кремниевую подложку 12, легированную примесями р-типа проводимости, в которую введены примеси и-типа проводимости с получением высоко- легированного слоя 13, который затем покрыт менее легированным эпитаксиальным слоем 14 кремния и-типа проводимости, образующим приборную область, как будет описано ниже. Как правило, зпитаксиальный слой 14 может иметь толщину около 1 микрометра и может иметь концентрацию легирующих примесей около 10 атомов на 1 см.Ступень 3 формируют на одной главной поверхности полупроводниковой структуры следующим образом. Во-первых, на этой поверхности создают тонкий, толщиной, например, около 50 нанометров (нм), изолирующий слой 15 оксида кремния или оксинитрида кремния, на который наносят первый слой 16 нитрида кремния толщиной около 100 нм, для образования антиокислительного слоя, и нелегированный поликристаллический кремниевый слой с толщиной около 1,2 микрометров. Затем формируют участок 18 нелегированного поликристаллического кремния посредством традиционных процессов фотолитографии и травления и подвергают его традиционной обработке термическим окислением для получения оксидного слоя 17 на поверхности участка 18 нелегированного поликристаллического кремния.Затем открытые участки изолирующего слоя 15 и слоя 16 нитрида кремния удаляют травлением, например, желательно, в плазме или последовательно в горячей фосфорной кислоте и в буферном растворе плавиковой кислоты в воде.Затем в полупроводниковой структуре 1 вытрэвливаютуглубление, используя в качестае маски оксидный слой 17, Углубление может иметь вид канавки глубиной около 0,8 микрометров, чтобы, в данном примере, канавка не заходила в высоколегированный слой 13, Зпитаксиальный слой 14 может быть немного недотравлен для облегченияпоследующей обработки (на фиг, 1 не показано),Затем создают еще один антиокислительный слой, содержащий слой 19 оксида кремния и слой 20 нитрида кремния, Затем слой нитрида кремния анизотропно травят, например, плазмой гидрофторида углерода, чтобы удалить части слоя нитрида кремния, лежащие на поверхностях, параллельных эпитаксиальному слою 14 и высоколегированному слою 13, чтобы оставить антиокислительный маскирующий участок слоя 20 нитрида кремния на боковой стенке 38 ступени 3, как показано на фиг. 1. Открытые поверхности кремния затем подвергают традиционной обработке термическим окислением, формируя участок 21 оксида кремния (фиг. 2). Затем можно удалить слой 20 нитрида кремния, оставив ступеньку.З, ограниченную утопленным участком 21 оксида кремния, который в данном примере создает поверхность 2 полупроводниковой структуры 1,Используя один из способов, которые описываются ниже, формируют слой 11 кремния так, чтобы он был изолирован от боковой стенки 38 ступени 3 защитным изолирующим слоем 6, который может быть создан на боковой стенке 38 либо до, либо после образования участка 21 оксида кремния, чтобы оставить область окна 39 на боковой стенке 38 открытой, Затем открытую часть защитного слоя 6 удаляют перед осаждением (в описываемых ниже примерах) слоя 7 поликристаллического кремния для создания легированного участка 8 поликристаллического кремния с целью получения структуры, аналогичной изображенной на фиг, 2. В следующих примерах участок 8 поликристаллического кремния легирован примесями р-типа проводимости,Затем оксидный слой 17 и открытые области слоя 16 нитрида кремния, если они еще остаются после формирования легированного участка 8 поликристаллического кремния, вытравливают и имплантируют акцепторнце ионы, например, ионы бора, для создания приборного участка 22 р-проводимости, прилегающего к участку 8 поликристаллического кремния р-типа проводимости, как показано на фиг, 3, В другом варианте акцепторные ионы можно имплантировать после удаления участка 18 нелетированного поликристаллического кремния.Затем участок 18 нелегированного поликристаллического кремния удаляют при помощи соответствующего избирательного травителя, напрмер, гидроксида калия для гидроксида натрия и открытый кремний покрывают вторым оксидным слоем 23 путемтермического окисления аналогично тому,как это делалось при формировании участка21 оксида кремния. Во время вцсокотемпе 5 ратурной обработки для формирования оксидного слоя 23 в результате диффузиипримесей р-типа проводимости из легированного участка 8 поликристаллическогокремния образуется высоколегированный10 контактный участок 9 р-типа проводимостимежду легирсваным участком 8 поликристаллического кремния и приборным участком 22 с получением структуры,изображенной на фиг. 4..15 Затем вытравливают изолирующийслой 15 и слой 16 нитрида кремния, а затемимплантируют примесь р-типа проводимости и примесь и-типа проводимости, формируя область базы 10 р-типа проводимости,20 соединенную через промежуточный приборный участок 22 (которого при желанииможет и не быть) и контактный участок 9 слегированным участком 8 поликристаллического кремния и область эмиттера 24 и-типа25 проводимости в эпитаксиальном слое 14,который сам образует часть коллекторногоучастка. Затем обычным способом открывают контактные окна и наносят металлизацию для формирования контактов базы В,ЗО эмиттера Е и коллектора С, как показано нафиг. 5. На фиг. 6-9 представлены увеличенные области прЬводниковой структуры 1,иллюстрирующие первый пример осуществления способа в соответствии с настоящим35 изобретением для обеспечения формирования структуры, изображенной на фиг. 2, причем пунктиром А показана ось симметрииструктуры, изображенной на фиг, б - 9.Как показано на фиг. 6 после формиро 40 вания утопленного участка 21 оксида кремния, как описано выше, слой нитридакремния остается на боковой стенке 38 ступени 3, создавая защитный изолирующийслой 6, Как ясно из последующего описания,45 в этом примере защитный слой 6 образуетантиокислительный слой.Затем осаждают слой 11 кремния наповерхность 2, на боковую стенку 38 и верхнюю поверхность 40 ступени 3, В этом при 50 мере осажденный слой 11 кремния образуетполикристаллический кремниевый слой,имеющий толщину около 200 нм (нанометров),Ионы бора имплантируют в поверх 55 ность поликристаллического слоя 11 кремния. Дозу и энергию имплантации ионовбора выбирают из условия обеспечения концентрации ионов бора, достаточной дляимплантации, с дозой более примерно1,2 х 10 атомов на см, чтобы обеспечить .15 2поверхностную концентрацию после проведения диффузии более примерно 6 х 10 атомов на см . При использовании ионов ВГ 2 энергия имплантации может составлять 120 кЭв (килоэлектронвольт), а при использовании ионов Вэнергия имплантации может составлять 30 КэВ. В силу анизотрапного характера ионной имплантации, ионы имплантируются в поверхность поликристаллических участков 41 и 42, но не имплантируются сколько-нибудь значительно в поликристаллический кремниевый участок 43 на боковой стенке 38 ступени 3, которая имеет поверхность, примерно, параллельную направлению имплантации, и фактически маскированную от имплантации со стороны поликристалического кремниевого участка 42 на верхней поверхности 40 ступени 3,После имплантации полупроводнико. вую структуру 1 подвергают термической обработке, чтобы дать возможность имплантираванным ионам диффундировать в поликристэллический кремний в заранее заданной степени. В этом примере полупроводниковую структуру 1 можно нагреть, примерно, до 925 С более 45 минут для этой цели, хотя необходимая длительность диффузии зависит, естественно, от выбранной температуры и от толщины и структуры поликристаллического слоя 11 кремния,Длительность диффузии следует выбирать такой, чтобы имплантированные ионы очень мало диффундировали в паликристаллический кремниевый участок 43 на боковой стенке 38 ступени 3. На практике изобретатели установили, что длительность диффузии не является пинципиальной, т.к, оказалось, что скорость, с которой ионы бора диффундируют в поликристэллический кремниевый участок 43, значительна меньше скорости, с которой имплантированные ионы бора диффундируют вниз через толщу поликристаллических кремниевых участков 41 и 42. Считается; что эта существенная разница скоростей связана с тем, что диффузия примесей через границы зерен более затруднена, и с тем, что поликристаллические кремниевые зерна имеют тенденцию расти или выстраиваться так, что границы зерен стремятся выстроиться перпендикулярно лежащей под ними поверхности, Таким образом, диффузия ионов бора вниз в поликристаллические кремниевые участки 41 и 42 должна происходить преимущественно вдоль границ зерен, в то время как направление диффузии, необходимое, чтобы примеси вошли в поликристаллический кремниевый участок 43, преимущественно будет поперек границ зерен.50 55 пунктирными линиями на фиг, 8, остается нелегираванным и его можно затем избирательно вытравить, как описывалось выше, например, при помощи гидроокиси калия или гидроокиси натрия, оставив легированные поликристаллические кремниевые участки 8 и 5 на верхней поверхности ступени и на поверхности 2, Затем легированный. паликристаллический кремниевый участок 5 (показанный на фиг. 9 пунктирными линиями) можно удалить, нанося текучий материПунктирными линиями на фиг. 6 примерно показана, на какую глубину диффундировали ионы бора после вышеописанногопроцесса диффузии и, следовательно, пока 5 заны размеры нелегированнога поликристаллического участка 42 на боковой стенке38 ступени 3,Затем поликристаллический слой 11кремния подвергают процессу травления,10 при котором избирательно вытравливаютнелегированный поликристаллическийкремниевый участок 43, открывая лежащуюниже часть антиакислительного изолирующего слоя б, Можно использовать любой15 избирательный травитель, например, гидраокись калия или гидроокись натрия,При защищенной изолирующим слоем6 боковой стенке 38 ступени 3 легированныеполикристэллические кремниевые участки20 41 и 42 затем подвергают окислительномупроцессу в парах воды при 1000 С втечение100 минут, в результате чего, в данном примере, легированные поликристаллическиекремниевые участки 41 и 42 полностью окис 25 ляются, образуя участки оксида 25 и 26, какпоказано на фиг. 7, Толщину поликристаллического слоя 11 кремния и окислительныйпроцесс выбирают такими, чтобь 1 поверхность участка 15 оксида лежала на расстоя 30 нии (например, 0,35 микрометров) подповерхностью приборной области, ограниченной ступенькой 3, врезультате чего область окна 39 находится над участком 25оксида,35 Затем избирательно удаляют открытуючасть антиокислительного изолирующегослоя б, (показанного пунктиром на фиг. 7),например, при помощи НзР 04 и осаждаютеще один слой 27 поликристаллического40 кремния толщиной около 0,6 микрометров,получая структуру, изображенную на фиг, 8,Как показано стрелками на фиг. 8, затемионы бора имплантируют в слой 7 поликристаллического кремния с дозой импланта 45 ции около 1016 атомов на см и проводят издиффузию в течение 2 часов при температуре 925 С,Таким образом, участок 4 слоя 7 поликристаллического кремния, ограниченный5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 В этом способе после осаждения поликристаллического слоя 11 кремния, последующей имплантацией бора и избирательного травления нелегировзнного поликристаллического кремниевого участка, как описывалась выше (фиг, 6), остальные легированные паликристаллические кремниевые участки 41, 42 акисляют лишь частично, в результате чего, как показано на фиг, 10, остаются легированные поликриал, в данном примере фоточувствительный реэист, которому затем придают канфигурацио при помощи традиционных методов фотолитографии и травления, в результате чего формируют маскирующий слой 28, оставляющий открытым легированный кремниевый участок 5. Затем вытравливают легирооанный поликристаллический кремниевый участок 5, После удаления маскируащего слоя 28 традиционными средствами получают структуру, изабраженнуо на фиг.2, а затем можно выполнить, например. операции, описанные выше в связи с фиг. 3-5, в результате чего получается транзисторная структура, изображенная на фиг, 5,Благодаря использованию вышеописанного способа (фиг, 6-9) можно сделать область окна 39, через которую вводят примеси иэ легированного участка 8 поликристаллического кремния, сравнительной небольшой и заданных размеров и, кроме того, можно расположить вышеуказанную область окна 39 нз верхнем участке приборной области, а результате чего чего контактный участок 9, будучи сформированным, находится нз достаточном расстоянии ат погруженного коллекторнаго участка, чта позволяет уменьшить емкость без необходимости выращивания участка 21 оксида кремния очень большой толщины, что позволяет исключить напряжения и деформации и вызываемые ими дефекты кристаллов, абуслооленные очень большими талщинами участков защитного слоя окиси, либо, па меньшей мере, у леньшить. Как правило, при использовании вышеописанного способа толщина эащитнага слоя окиси может составлять 0,7 микрометров, причем промежуточный поликристаллический кремниевый участок 41 окисляется таким образом, что участок 25 оксида имеет толщину около 0,4 микрометра, благодаря чему создается изолирующий кампоэитный окисный участок толщиной около 1,1 микрометров.На фиг. 10 и 11 показан второй пример осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением. который фактически является модификацией вышеописанного на фиг. 6-9 способа. сталлические кремниевые участки 44 и 45 под участками 29 и 30 оксида,Затем осаждают следующий слой 7 поликристаллического кремния. как было описана выше о связи с фиг. 8, и имплантируют о него ионы бора, чтобы дать возможность избирательно вытравить нелигированный поликристаллический кремниевый участок 4, как описано оыше, например, при помощи гидроакиси калия или гидроокиси натрия.Затем может быть нанесен текучий материал для формирования маскирующего слоя 28, как описывалось выше, см, фиг. 9, чтобы можно было последовательно вытравить участок 29 оксида, а затем лежащий под ним легированный поликристаллический кремниевый участок 44, при помощи смеси НР:НИОздля удаления легированного поликристаллического кремния и буферной плавикавай кислоты НЕ для удаления оксида кремния. Это имеет то преимущества, что можно использовать легированный поликристаллический участок 44 в качестве ограничителя травления во время удаления оксиднаго участка 29, а затем дать возможность избирательна вытравить легированный поликристадлический кремниевый участок 44, в результате чего, как показано на фиг. 11, ступень 3 имеет аналогичную структуру до и после образования легированного участка 8 поликристаллического кремния, 7 зкзя схема позволяет заполнить сравнительно глубокие канавки толстым кремниевым слоем, который, будучи окисленным лишь частично, создает в полупроводниковой подложке меньшие напряжения. Как видно из фиг, 11, после удаления легированного поликристаллического кремниевого участка 44 структура напоминает структуру, изображенную на фиг.2, и тогда можно произвести операции, описанные на фиг, 3-5.На фиг, 12 и 13 изображен третий пример осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением, в котором, после осаждения поликристаллического слоя 11 кремния, кзк показано на фиг, 6, да толщины около 100 нм, вместо имплантирования ионов бора и последующего избирательного вытравливания нелегированного поликристаллического кремния осаждзат тонкий кремниевый слой 31, а затем тонкий слой 32 нитрида кремния и подвергают их процессу анизотропного тоавления, удалял участки 35 и 46, изображенные пунктирными линиями на фиг. 12. и оставляя участки 36 и 47 слоев оксида кремния и нитрида кремния на боковой стенке 38 ступени 3, чтобы сформировать еще один антиакислительнь:й слой. Затем подверга 1828560 12ют поликристаллический слой кремния окислительной обработке, аналогичной вышеописанной, цтобы поликристаллические кремниевые участки 41 и 42, не защищенные участками 36 и 47.антиокислительного слоя, полностью окислились и образовали участки оксида ЗЗ и 34, как показано на фиг. 13.Затем вытравливают участок 47 нитрида кремния при помощи, например, НзРОл, затем участок 36 оксида кремния, а потом избирательно удаляют оставшийся поли- кристаллический кремниевый участок 43 при помощи гидроокисии калия, получив структуру, изображенную на фиг, 13, После удаления открытой части защитного изолирующего слоя 6 операции продолжают в соответствии с вышеописанным со ссылкой на фиг. 8-9.На фиг, 14 и 15 иллюстрируется еще один способ получения структуры в соответствии с настоящим изобретением, аналогичной изображенной на фиг, 2; Однако, в этом примере не формируется утопленный участок 21 оксида кремния, а изолирующий слой б.создается как слой нитрида кремния, .который закрывает поверхность 2, боковую стенку 38 и верхнюю поверхность 40 ступени 3, как показано на фиг. 14.Как указывалось выше, ионы бора, указанные стрелками на фиг, 14, имплантируют в поликристаллический слой 11 кремния, а затем избирательно вытравливают нелегирован ный поликристаллический кремниевый учасюк 43, как описывалось ранее. Затем окисляют остальные поликристаллические кремниевые участки 41 и 42, как описывалось выше в связи с фиг. 7, с получением структуры, изображенной на фиг. 15, и после удаления открытой части защитного изолирующего слоя 6 операции продолжают, как описывалось ранее, см. фиг. 8 и 9, в результате чего получается структура, аналогичная изображенной на фиг. 2, за исключением того, что отсутствует участок 21 оксида кремния,На фиг. 16 и 17 иллюстрируется еще один способ в соответствии с настоящим изобретением.В этом примере создается защитный изолирующий слой 6 в качестве антиокислительного слоя нитрида кремния, который остается после образования утопленного участка 21 оксида кремния; В этом примере слой нитрида кремния можно вытравить анизотропно при помощи плазмы СГ 6, СНЕ и аргона по боковой стенке эпитаксиального слоя 14, но не в области оксидного слоя 17, В другом варианте защитный слой может быть в виде тонкого термического окис 40 поликристаллического кремниевого слоя 7,5 10 15 20 25 30 ла, выращенного на боковой стенке эпитаксиального слоя 14 после формирования утопленного участка 21 оксида кремния.Затем осаждают тонкий, толщиной, например 0,3 микрометра, поликристаллический слой 11 кремния, закрывающий поверхность 2, боковую стенку 38 и верхнюю поверхность 40 ступени 3, имплантируют и диффундируют ионы бора, как описывалось выше, для формирования легированных поликристаллических кремниевых участков, оставляя нелегированный поликристаллический кремниевый участок, изображенный пунктиром на фиг. 16, на боковой стенке 38 ступени 3, нелегированный участок затем вытравливают при помощи, например, гидроокиси калия или гидроокиси натрия. Затем избирательно вытравливают часть изолирующего слоя 6 нитрида кремния, открытую в области окна, и осакдают еще один поликристаллический кремниевый слой, как описывалось выше.В этом примере промежуточный поли- кристаллический кремниевый участок не окисляют, и легирующие примеси (в описываемом примере - бор) можно ввести в следующий слой 7 поликристаллического кремния диффузией примесей иэ легированного поликристаллического кремниевого участка 41 и/или имплантацией, как описывалось выше. Нелегированный участок 4 боковой стенки следующего поликри- сталлического кремниевого слоя 7, изображенного на фиг, 17, избирательно вытравливают, как описывалось выше. Может быть нанесен текучий материал для образования маски, аналогичный маскирующему слою 28, изображенному на фиг, 9, либо перед осаждением следующего чтобы иметь воэможность удалить легированный поликристаллический кремниевый участок 42 на верхней поверхности 40 ступени 3, либо, если следующий поликристаллический кремниевьй слой 7 легируют имплантацией примесей, а не исключительно диффузией примесей из легированного промежуточного кремниевого слоя, после имплантации ионов бора й следующий слой 7, чтобы получить возможность удалить легированные поликристаллические кремниевые участки 42 и 5, оставив структуру, аналогичную изображенной на фиг. 2 Способ, описанный в связи с фиг. 3-5, может быть осуществлен с целью получения транзисторной структуры, изображенной на фиг. 5. На фиг. 18 и 19 промежуточный кремниевый участок 41 не окисляют перед осажде нием следующего поликристаллического кремниевого слоя 7,В этом примере поликристаллический слой 11 кремния осаждают, а затем подвергают операциям, описанным выше в связи с фиг, 6, и в завершение удаляют нелегированный поликристаллический участок 43,Однако после этого остальные легированные поликристаллические кремниевые участки 42 и 41 не окисляют, а осаждают следующий слой 7 поликристаллического кремния непосредственно на легирование поликристаллические кремниевые участки41 и легирование поликристаллических кремниевых участков 8 и 5 этого слоя осуществляютдиффузией примесей из легированных участков 41 и 43, во время которой может вырасти тонкий термический оксид 27 (фиг. 13) на слое 7 поликристаллического кремния. Затем удаляют нелегированный участок 8 поликристаллического кремния, как описывалось выше, при помощи соответствующего избирательного травителя.Затем может быть нанесена маска из текучего материала, аналогичная маскирующему слою 28, изображенному на фиг. 9, чтобы обеспечить удаление легированного участка 42 поликристаллического кремния. В другом варианте легированный поликристаллический кремниевый участок 42 можно удалить при помощи аналогичного маскирующего слоя перед осаждением следующего слоя 7 поликристаллического кремния так, чтобы участок 5 остался нелегированнцм и мог быть избирательно удален с нелегированным участком 4, И в том и в другом случае получается структура, изображенная на фиг. 19, и тогда может быть осуществлен способ, описанный выще в связи с фиг. 3-5.В другом варианте можно оставить на месте легированные поликристаллические кремниевые участки 42 и 5 и избирательно вытравить оксидный слой 17, открытый в результате удаления. нелегированного участка 4 поликристаллического кремния, чтобы снять легированные поликристаллические кремниевые участки 42 и 5, в результате чего получается структура, аналогичная избраженной на фиг. 3.Еще один способ иллюстрируется фиг, 20-22, в котором защитный изолирующий слой 6 содержит слой 36 нитрида кремния и лежащий сверху тонкий окисный слой 37. После осаждения поликристаллического кремниевого слоя 11, имплантации бора и избирательного травления, как описывалось выше, избирательно вытравливают открытую область слоя 37 окиси кремния, показанную на Фиг, 20. после чего удаляют легированные поликристаллические крем 10 15 30 35 40 45 50 ликристаллического кремния. Можно также изменить типы проводимости, чтобы изготовить, например, биполярный транзистор р - и - р-типа, если имеются легирующая примесь и-типа проводимости и соответствующий травитель, позволяющий избирательно травить нелегированный поликристаллический кремний.Хотя выше были описаны различныеосуществления для изготовления биполярного транзистора и-р - п-типа, изображенного на фиг. 5, способ, реализующий настоящее изобретение, может использоваться при изготовлении других типов биполярных транзисторов с базовым контактом на боковой стенке, и может также использоваться при изготовлении полевых транзисторав с иэолираваннцм затвором, Факический способ, реализующий настоящее изобретение, может использоваться влюбом другом соответствующем устройстве, в котором требуется создать контакт с приборным участкам при помощи легирониевые участки 42 и 41 с получением структуры, изображенной на фиг. 21. Затем открытый участок слоя 36 нитрида кремния, избраженный пунктирными линиями на фиг. 21, избирательно травят относительно участка 37 окиси кремния, формируя защитный изолирующий слой, прилегающий к боковой стенке эпитаксиального слоя, как показано на фиг. 21, а затем осаждают следующий поликристаллический кремниевый слой 7 (фиг. 22) и легируют его, как описывается выше, Затем продолжают способ, совместимый со стандартной обработкой глубокая канавка), как описано на фиг. 8 и 9.Следует учесть, что хотя в каждом из вышеописанных осуществлений осаждают слой 11 кремния в качестве поликристаллического кремниевого слоя, в другом варианте этот слой можно сформировать как морфный кремниевый слой, а затем рекристаллизовать, например, термической обработкой, чтобы вызвать диффузию имплантированных ионов бора, Можно также защитить боковую стенку окислением осажденного поликристаллического кремния с последующим плазменным травлением, чтобы оставить на боковой стенке толькоокисел. Затем можно воспользоваться традиционным осаждением газовой фазы бора при создании легированного участка 8 поли- кристаллического кремния. Кроме того, можно использовать другйе легирующие примеси вместо ионов бора. если имеется соответствующий травитель, который травит нелегированнцй поликристаллический кремний, избирательна легированного по 1828560 16ванного сравнительно плоского участка сосажденным кремнием. Формул а и за бр ете н и я 1. Способ изготовления полупроводниковых приборов, включающий создание полупроводниковой структуры со скрытым слоем, над которым расположена приборная меза-область, формирование защитного слоя на боковой стенке меэа-области, формирование на поверхности структурц вне приборной области изолирующего слоя, прилегающего к боковой стенке меза-области, вскрытие окна в защитном слое на боковой стенке меза-области, создание над изолирующим соем легированного примесями участка кремния, прилегающего к боковой стенке меза-области, диффузию примесей из легированного участка кремния в приборную область через окно в защитном слое для образования области контакта к изготовляемому приборному элементу, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения параметров прибора за счет повышения воспроизводимости размеров и расположения окна в защитном слое на боковой стенке мезэ-области, перед созданием легированного примесями участка кремния формируют промежуточный" слой, прилегающий к боковой стенке меза-области, но изолированный защитным слоем так, что участок защитного слоя в области окна боковой стенки меза-области свободен от промежуточного слоя кремния, после чего окно вскрывают путем удаления открытого участка защитного слоя.2. Способ по п 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что промежуточный слоГ кремния формируют путем осаждения на поверхность структуры сплошного слоя кремния, легирования его примесями с зкранированием участка слоя кремния нэ боковой стенке меэа-области от этих примесей и селективного удаления нелегированного участка слоя кремния.3, Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что защитный слой на боковой стенке меэа-области формируют иэ материала, устойчивого к окислению, после чего формируют промежуточный слой кремния, э изолирующий слой формируют путем окисления промежуточного слоя кремния,4. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что промежуточнцй слой кремния формируют путем осаждения на поверхность структуры сплошного слоя кремния, созда 5 10 15 203040 ния на его участке на боковой стенке меэаобласти маскирующего от окисления слоя, окисления открытых участков слоя кремния, удаления маскирующего от окисления слоя и селективного удаления вскрытого участка слоя кремния на боковой стенке меэа-области.5. Способ пои. 1, отл и ч а ю щи йс я тем, что, защитный слой на боковой стенке меза-области формируют в виде пленки нитрида кремния, покрытой пленкой оксида кремния, промежуточный слой кремния формируют путем осаждения на поверхность структуры сплошного слоя кремния, легирования его примесями с экранированием от них участка на боковой стенке меэа-области и селективного удаления нелегированного участка слоя кремния, а вскрытие окна в защитном слое проводят путем удаления вскрытого участка пленки оксида кремния защитного слоя, используя в качестве маски легированные участки слоя кремния, удаления легированных участков промежуточного слоя и удаления вскрытогоучастка пленки нитрида кремния защитногопокрытия, используя в качестве маски оставшиеся участки пленки оксида кремниязащитного слоя, 6. Способ по любому из пп, 1-5, о т л ич а ю щ и й с я тем, что легированный примесями участок кремния над изолирующим слоем создают путем осаждения на поверхность структуры сплошного слоя кремния, легирования его примесями при маскировании участка на боковой стенке меза-областии селективного удаления нелегировэнногоучастка слоя кремния.7. Способ поп. 1, отл и ча ю щи йс ятем, что промежуточный слой кремния легируют примесями, а легированный участок кремния создают путем осаждения на поверхность структуры сплошного слоя кремния, проведения диффузии в него примесей из промежуточного слоя крем 45 ния и селективного удаления оставшегося нелегированного участка сплошного слоя кремния.8. Способ по одному из пп. 1-7, о т л ич а ю щ и й с я тем, что в приборной меза-об ласти формируют области базы и змиттерэтранзистора, коллектором которого является скрцтцй слой, образующий по меньшей мере часть коллектора транзистора, а,диффуэией примесей из легированного участка 55 кремния в приборную область образовывают область контакта к базе,

Смотреть

Заявка

4743557, 02.04.1990

Н. В. ФИЛИПС ГЛОЭЛАМПЕНФАБРИКЕН

ХЕНРИКУС ГОДФРИДУС РАФАЭЛЬ МАС, РОЛАНД АРТУР ВАН ЕС, ЙОХАННЕС ВИЛЬХЕЛЬМУС АНДРИАНУС ВАН ДЕР ВЕЛЬДЕН

МПК / Метки

МПК: H01L 21/28

Метки: полупроводниковых, приборов

Опубликовано: 15.07.1993

Код ссылки

<a href="https://patents.su/13-1828560-sposob-izgotovleniya-poluprovodnikovykh-priborov.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ изготовления полупроводниковых приборов</a>

Похожие патенты