Способ изготовления полупроводниковых структур с температурной компенсацией

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОНИКОВЫХ СТРУКТУР С ТЕМПЕРАТУРНОЙКОМПЕНСАЦИЕЙ(67) Изобретение относится к микроэлектроникможет быть иоюль.овано в технологии интегральньх схем и дискретных полупроводниковых лрироа Цель изобретеащ - повьаоение качеств СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ ССС ДОПИСАН счет умевшения тевературного коэффициента удельного сопротивления слоев кремния В данном способе формируют две соприкасающиеся диффузиоеие области в мононреаам путем легирования их пленок диоксида кремния При этом пленки легируют примеаее противоположного типа а последующую термообработку проводят при 1100 - 1200 фС в течене 1 - 2 ч. Величина ТКС составляет (0,049-0,4)10 град в широком температурном диапазоне. 1 табл,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при разработке и изготовлении полупроводниковых интегральных микросхем дискретных полупроводниковых приборов.Целью изобретения является повышение качества структур за счет уменьшения температурного коэффициента удельного сопротивления слоев кремния.П р и ме р 1. На кремниевой пластине, марка кремния КЭФ 4, 5, плоскость кристаллографической ориентации 100), методом термического окисления создается маскирующий слой двуокиси кремния толщиной 0,4-0,5 мм, затем групповым методом фотолитографии вскрывают окно первой области, Затем на пластину методом центрифугирования наносят гидролиэнополиконденсационную пленку двуокиси кремния, содержащую 5 мас,7 ь ангидридадиффузанта акцептора глубокого уровня - цинка, Проводят термодеструкцию пленки при 1000 С в течение 30 с в атмосфере инертного газа и удаляют с поверхности маскирующего слоя ЯОг легированную цинком пленку.Затем повторно групповым методом фотолитографии в маскирующем слое Р 02 вскрывают окно, область вторую, т,е. формируют конфигурацию резисторов. Последующей операцией является нанесение на пластину методом центрифугирования гидролизно-поликонденсационной пленки двуокиси кремния, содержащей 10 мас,ф ангидрида - диффузанта донора мелкого уровня - мышьяка, Повторно проводят термодеструкцию пленки при указанных выше режимах и удаление легированной мышьяком пленки. Формирование р-и-перехода и перераспределение примесей цинка и мышьяка в объеме диффузионной резистивной области проводят в потоке азота и кислорода при 1150 С в течение 1 ч. Для создания контактов с диффузионной областью в обедненной легированной пленке вскрывают окна под металлиэацию. В дальнейшем производят напыление алюминия, фотолитографию по алюминию, формирование контактных площадок и получение омического контакта посредством вжигания алюминия.П р и м е р 2, На кремниевую пластину, марка кремния КЭФ 1,5 плоскостью кристаллографической ориентации 111) методом центрифугирования наносят гидролизно-поликонденсационную пленку двуокиси кремния, содержащую 10 мас,7 ь ангидрида - диффузанта акцептора глубокого уровня - никеля. Затем проводят термодеструкцию пленки при 800 С в атмосфере воздуха в течение 1 мин, Методом фотолитографии формируют первую область конфигурации резисторов делителя напряжения, которые представляют собой островки на поверхности пластины, На поверхность пластины и островков наносят пленку 3102. Затем методом фотолитографии в пленке 310 вскрывают окна, т.е. формируют вторую область конфигурации резисторов делителя напряжения. Последующей операцией является нанесение на пластину методом центрифугирования гидролиэно-поликонденсационной пленки двуокиси кремния, содержащей 15 мас.ф ангидрида - диффузанта донора мелкого уровня - сурьмы. Повторно проводится термодеструкция пленки при указанных выше режимах и удаление легированной сурьмой пленки. Формирование р-и-перехода и перераспределение примесей никеля и сурьмы в объеме диффузионной резистивной области производится при 1100 С в течение 90 мин в потоке аргона, Затем удаляется пленка Я 02 и легированные пленки никеля и мышьяка. Наносится пленка, в которой для создания контактов с диффузионной областью вскрывают окна под металлизацию, В дальнейшем производится напыление алюминия, формирование контактных площадок и межсоединений и получение омического контакта посредством вжигания алюминия,П р и м е р 3. На кремниевой пластине, марка КЭФ, плоскость кристаллографической ориентации 110), методом термического окисления создается маскирующий слой двуокиси кремния толщиной 0,5-0,8 мм, затем групповым методом фотолитографии вскрывают окно первой области, Затем на пластину методом центрифугирования наносят гидролиэно-поликонденсационную пленку двуокиси кремния, содержащую 20 мас. 7 ь ангидрида - диффуэанта донора глубокого уровня - железа, Проводят термодеструкцию пленки при 600 С в течение 3 мин в потоке инертного газа (аргона) и удаляют с поверхности маскирующего слоя ЯЮг легированную железом пленку, Затем повторно групповым методом фотолитографии в маскирующем слое 310 вскрывают окно, область вторую, т.е. формируют конфигурацию резисторов, Последующей операцией является нанесение на пластину методом центрифугирования гидролизно-поликонденсационнй пленки двуокиси кремния, содержащей 20 мэс, 7 ь ангидрида диффузанта акцептора мелкого уровня - галия. Повторно проводят термодеструкцию1635817 раничен величиной ТК р, минимальнымитемпературными деформациями подложкии предельными эксплуатационными температурами кварцевой оснастки,5 Крайние пределы времени диффузии ограничены минимальным по величине ТК р,глубиной р-и-перехода и концентрацией носителей.Результаты исследования зависимости10 нижнего и верхнего пределов процентногосодержания ангидрида диффуэанта акцептора или донора глубокого уровня и донораили акцептора мелкого уровня от величиныТКр. температуры и времени диффузии при 15 ведены в таблице,Таким образом, способ изготовленияполупроводниковых структур температурной компенсацией обеспечивает уменьшение температурного коэффициента20 удельного сопротивления полупроводниковых структур кремния и упрощение регулирования поверхностной концентрациипримесей,25 (56) Патент США В 3484658,кл. Н 01 3 3/00, 1979. Авторское свидетельство СССР М 1531753, кл, Н 011 21/225 е 1988.30 ратурный коэфФициент уделкн водниковык структур, 1 О тра з ператур. Ссопротивление диапазоне тем Темпе ратур Тип п ииество ангидрида д ке, мас.иффу- и зии, мии глубокого уровне областизии,20 до ееинус 75 от 20 до 150 цеп. минус 1.096 минус 0.889 минус 0.795 минус 0.856 ееинус 1.236 минус .,129аннус 0.619 от минус 0.389 до от минус 0,239 до от еееенус 0.218 д от 0,132 до 0,637 от 0,049 до 0,516 от 0,045 до 0,507 от 0,039 до 0,4 Ю от 0,338 до 1,074от 0,167 до 0,8 Ю от 0.051 до 0.467 от 0,043 до 0.448 от 0,057 до 0,479 от 0.216 о 0.984 21 10 15 60 20 120 1100 1100 от минус 0,199 до от ееннус 0,597 до от минус 0,597 до от еиенус 0,238 до от минус 0.224 до от еенееус 0.261 до от мее 0 617 20,21 60 90 20 150 1100 1200 1100 10 20 21 еееенус О. 773 мнееус 0,671 1,217Формула изобретенияСПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР С ТЕМПЕРАТУРНОЙ КОМПЕНСАЦИЕИ, включающий 5 формирование двух соприкасающихся областей путем последовательного нанесения на поверхность монокристаллического кремния методом центрифугирования гидролиэно-поликонденсационной пленки ди оксида кремния, при этом на первую область наносят пленку, содермас. з ангидрида-диффузантабокого уровня, затем проводя жащую 5 - 20 примеси глут термодестпленки при указанных выше режимах и удаление легированной галлием пленки. Формирование р-и-перехода и перераспределение примесей железа и галлия в объеме диффузионной резистивной области проводят в потоке аргона при 1200 С в течение 2 ч. Для создания контактов с диффузионной областью в обедненной легированной пленке вскрывают окна под металлизацию. В дальнейшем производят напыление алюминия, фотолитографию по алюминию, формирование контактных площадок и получение омического контакта посредством вжигания алюминия.Проведенные экспериментально исследования показывают, что только при 1100 С происходит диффузия примесей акцептора или донора глубокого уровня и донора или акцептора мелкого уровня иэ пленкообразующего раствора гидролизнополиконденсационной двуокиси кремния в кремний и- и р-типа, на поверхности которого образуются четко выраженные соли ри п-типа, равномерные по глубине. без заметных дефектов структуры и с необходимой концентрацией носителей, с минимальной величиной температурного коэффициента удельного сопротивления. Верхний предел температуры диффузии огрукцию, а на вторую область наносят пленку, содержащую 10 - 20 мас,ф, ангидрида-диффузанта примеси мелкого уровня, после чего проводят термообработку, отличающийся тем, что, с целью повышения качества структур эа счет уменьшения температурного коэффициента удельного сопротивления слоев кремния, формирование двух соприкасающихся областей осуществляют путем нанесения пленок, содержащих примеси противоположного типа проводимости, а термообработку проводят при 1100 - 1200 С в течение 1-2 ч.