Способ изготовления интегральных схем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)ОПИСАНИЕ И К АВТОРСКОМУ СВИЩЕ ОБРТВУ(46) 30.11% бра Ии 43-44Р 2) Латышев АВЛоюако ВМ Соловьев Ий; Тарасова 03.(4) СПОСО 6 ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНТЕПфНЫХ СХЕМИзобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении интегральных схем (ИС) свертикальной диэлектрической изоляцией,имеющих ловьшенную радиацианнус стойкость к 1/-облучению.Цель изобретения - повышение радиационной стойкости схемы и у.облучени)а содновременным улучшением качества межэлементной изоляции,П р и м е р. На пластину кремния типаКБД = О,З 0 76 мм ориентации 111, са+скрытым Ь -слоем, легированным сурьмойдо концентрации 5 106 см з, на установкеУНЭСПКА наращивают эпитаксиальныйслой монокристаллического кремния р-типар= 0,6 Омсм, толщиной 1,5 1.0,2 мкм путемтермического разложения моносилана, за"тем структуру окисляот в сухом кислородепри.1000 С в течение 35 мин до созданияслоя ЯОг толщиной 500 А. Путем лиралитическаго осаждения на поверхности слоя310 г создают слой нитрида кремния толщиной 0,2 мкм, на который наносят слой фатарезиста с топологическим рисункомвертикальной диэлектрической изоляции. Воткрытых участках структуры ионна-плазменным травлением ца установке "Плазма 600 удаляют слои Я)ог и ВЮ 1 и вэпитаксиальнОМ слое вытоавлива/ат ве,ит,";кальныз канавки на глубину 1,1 мкм. П- СЛ 8 УДаЛЕНИЯ фаТОРВЗИСТЗ И ХЛМИЧескайочистки поверхности в области канавок создают диэлектаическую изОляци 10 Р 1 зОг,ОкислЯЯ (ремниР/ на г/)убику =;. 2,2 мкм 10 иповышенном давлении паров воды, Параметры процесса гидротермального акис/18 ниЯ следу)ащее, температура 1050 С,давление паров воды 0,2 МПа, время окисления 300 мин.На следующей Операции удаля:ат х,м,- ческим травлением участки ЫОг - Бз,/ иокислением па режиму сухой - влажцыР) -сухой кислород лри 1150 ОС получают слоимаскиру)ащега окисла тОлЩинОЙ 01,4 мк 1 павсей поверхности элитаксиальнаго слоя.Формируют активные и пассивные элементы интегральной схемы и защища)ат поверхность с лланарной стороны слоем(102толщиной 0,35 мкм, Глубины залеганияэмиттерного и коллекторного р-п-р-перзхо.дов следующие: р (и 1 = 0,8 мкм, рф; 1, 1мкм, а площадь, занимаемая вентилем издвух транзисторов, - 1200 мкм,гНа поверхность структуры с плацарнайстороны методом центрифугирования наносят слой фотарезиста марки ФП - 25 толщиной 5 мкм, в котором методомэкспонирования через фотошаблоц и аав)ением ца Г)зссиг)ирующгл О сл)я всыв- ют вертикальные канавки, геометрический рисунок и поперечные размеаы которых повторяют рисунок че)кэлементцай в 8 рти 1.альной дизлектоическай изоляции, Затем, це удаляя,слоя фатарезР)ста, пластину с( Г,труктурами И;, помещают в Облучательую усганавку ДОИ Г. источни),и с(-частиц на Основе изотопа Н 1) , в которойгз 9гредварительна регулируя давле)1 ие газа и расстояние пластины От радиаизатапнаГО источника, устанавлива)ат ГлубинпрабеГа с(-частиц в фатарезисте =- 5 мкм, что с учетам среднеквадратичного разбоаса д/1 иц пробега -.1-0,5 мкм Обес/зечивает радиациОннуО абрабгл ку пассру 101 цега алая. Инте Г р а и ь н ы й и ат 0 к 2" ч а сГ и ц в ы 0 и р а к) т 1 10 част 1 ц/с:". 11-иам в це зи 1 щ"н- ЦЫХ )ТОРЕЗИСТОМ У Гас Гках а-чаСТИЦЫ П 00- цика 1 от на глубину 5 мкм, образуя РД ,Гадиацис/ццые де(Ьек/1,1,1, и падслоем гер- Т(ЛЬ 101 з 1,уЭ 18.(О13)Л 1 ИИ в/.алое, и кислородной п/1 аз.1 з ца устацайка "Плазма - ."0" ОчищзОт 1(ис)хнасть плас. иц ат алая фата)езист;: и и/астицы в КЗЗ. 1.,1 1 кас . заГр) я(з( На 7 миц в рз 50:О 3(. Ну 1 Р);фузиа 11 Ой печи СДС 125,/ЗА, г, . ПОсадяГ - ,8/)маа 1 б)тку при1. а . ахцачит;-:./) Ь 1.";1 эта 18 изГОтс вле Р 1 я,1 я Гца/1 изЗ .ла взята ".;Ау 0;.1, Груг 1 а Та Иеск);Х )8 РаМОТ-., - И ХОД 08 /Пря)кение ьысакаГ" ф 081 я:о,х иы 1хдГ 18 ца 10 ях:ение циз(ОГО уаавця; 1,х В:.О/ай ОК И 1 СОКОГО ) 1)ОИ 1(1;,;,;. - ВХОДЦОИ 1к низкого ровня Па 1 л 0)(Оццае цаг)р 1)ке 1 Р 18 питацР 1/ сост 1 ляла - 5,2 В, 1-а 1 ластице и)з)0 ци/1 и 00 р 1 "1 ую 1 рОВ-Ок)/ ).ехцэ фн" ;ци 01 иравацие и строили Г 1 стООГрдмлы РзсгРеДеле 11 Я :ЗРамт08 Г 10 Ос) аткла" дывд/и 0 цашециа числа фу ц:;Р 01 иру 10- 1 ЗМ 80 Е 1)/ Г)аРаМетРКГОлнаму чис.)схем ца 1;лзстице, па Оси Х - 3; ач 811 я а 18 лиг ируемаГО Г 1 арз/18;ра. г 13- ,)акааКУ , ГОДЫе) 8 1 Ы 1 ЗОВОДРОи ( 11ЛСсл 1 С) У Ь й Я"О 1 /1 У, 1 ак, 111;)им 3 р, па ) эза)1 цым Т)ГОДными язля 10 тс /С с гзлР;янам)1 Й,х1,6 В, ), ,50 мкА.ИсОльзавание в техцалаРчес ам працсссе Операций )адиациацна"термической Обрабг)ткиицтегрэльцы;пагак .=- 1,0 х 10 час Ги -.; см 1 Р) /д0 Сп в 1 дР)ла к1223784 в о р м у л а и з о б р е т е н и я цель;о повышения радиационной стойкоСПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНТЕГ- сти схелы к 1 - облучению с одновремен- РАЛЬНЫХ СХЕМ, включающий создание с ным улучшением качества межэлементной планаоной стороны кремниевой пластины 40 изоляции г;осло Операции защиты поверх- и - слоя путем длффузии донорной приме- ности лоем двуокиси кремния с планар-, си, наращивание эпитаксиальной пленки нои стоРоны по всей поверхности кремния, нанесение маскирующих слоев пластины наносят слой фотореэиста толдвуокиси нитрида кремния, формирование щиной равной проецированному пробегу вертикальных диэлектрических раздели д - частиц в нем, вскрывают в нем методом, тельных областей с использованием ло- фотолитографии вертикальные канавки, гекального Окисления кремния, ометрический рисунок которых повторяет формирование активных и пассивных эле- рисунок мех;элементной изоляции, и проментов схемы путем ионной имплантации изводят радиационную обработку пластин и диффузионной разгонки примесей, защл путем оолучения а - частицами дозами 101 З1 р 14 2ту поверхности слоем двуокиси кремния, - о ф 10частиц 1 см с знерглями 0,5-5,5 вскрытие контактных окон, изготовление МэВ, а после снятия фоторезиста отжигаконтактбв и внутрлсхемных электрических Ют пластины в интервале температур 550- соединений, отличающийся тем, что, с 700 С в течение 20 - 90 мин.55 увеличению процента выхода годных схем по параметру Ок, Следует отметить, что параметры процесса радиационно-термической обработки Ф = 5,0 .10 частиц/см4и Татк = 700 С Обеспечивали еще большую минимизацию в разбросах значений Ы на пластине, однако при этом несколько уменьшался потолок абсолютной радиационной стойкости схем по сравнению с максимально достигнутым.Для оценки долговременной стабильности электрических параметров схемы, изготовленные согласно предлагаемому способу и способу-прототипу, подвергали ускоренному старению (хранение 500 ч и при 125 С), После испытаний приборы обеих партий имели примерно одинаковый процент отказов (0,78 и ОЯ 3%) и деградации электрических характеристик не наблюдалось, Это значит, чтр радлационно-термическая обработка интегральных схем по предлагаемому способу не вносит радиационных повреждений неустойчивых в диапазоне рабочих температур приборов,Изготовление ИС испытывали на радиационную стойкость электрических параметров и .) "Облучение установка ЫРХ 25 М, интенсивность потока 580 Р/с, температура облучения 40 С), Поток абсолютной радиационной стойкости соответствовзл дозе облучения, при которой изменение наиболее радиационночунствительного параметра ИС составляло 10,. Обработка пластин путем облученияа- астицами дозами 5,0 10- 5,0 10 частиц/см и отжиг при 550 - 700 С приводят кг 0увеличению потока абсолютной радиацион 5 ной стойко.,ти до 6-9 1 О Рад, по сравнению со значением1,0 10 Рад для схем,изготовленные по действующей технологии, В то же время температура отжига 400 -о500 С и указанные выше потоки обработки10 а-частицами не обеспечивают повышениярадиационной стойкости схем по сравнению с действующей технологией. Следуетотметить, что без отжига отказы схем наблюдались после обгоаботки а-частицами15 Ф= 5,0 1 О частиц См . Параметры процесса радиационно-термической обработкиФ 5,0 10 частиц/см и температура отг2жига700 С не обеспечивают существенного повышения радиационной стойкости20 ИС к -облучению.Прдлагаемый способ изготовления интенгральных схем обеспечивает повышениерадиационной стойкости схемы к у-облучению; позволяет повысить процент выхода25 годных изделий по параметрук; не требует дорогостоящего оборудования и совместим с групповым технологическимпроцессом изготовления элементов по планарной технологии.- 56)1 агент США К. 4042726,кл,Н 01 .21/306, 173,Авторе ое свид-. ельство СССРМ. 950" 06, кл, Н 01 . 21,265, 1900,