Способ изготовления интегральных схем

Союз Советских социалистических РеслубгоккЗависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 10,Х 1,1969 ( 137200 г 26-25)с присоединением заявкиПриоритетОпубликовано 28.17,1971, Бюллетень15Дата опубликования описания 7.Х.1971 МПК Н 011 7/00 Комитет ло делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР(088,8) Авторыизобретения Ю. П. Завальский, В, И. Никишин, Л. Н. Петров и К. И. Шапошник Заявителье Ъ Щ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ Изобретение относится к области производства полупроводниковых приборов, в частности кремниевых интегральных схем.Известен способ получения изолированных обратно смещенным р - п переходом областей 5 монокристаллического кремния, включающий следующие последовательные операции:создание на поверхности исходной пластины р-типа слоя окисла;селективное вытравливание окон в окисле 10 до поверхности кремния;проведение диффузии п-типа в образовавшиеся окна до создания высоколегированного слоя п-типа кремния или образование его эпитаксиальным путем; 15удаление оставшегося на поверхности пластины слоя окисла;эпитаксиальное выращивание слоя кремния п-типа на поверхности пластины;выращивание термического окисла кремния 20 на поверхности эпитаксиального слоя;селективное вытравливание окон в окисле до поверхности эпитаксиального слоя;проведение диффузии р-типа в эпитаксиальный слой через окна в окисле до смыкания 25 образовавшихся в п-слое участков кремния р-типа с материалом подложки.На образовавшиеся в результате всех этих операций р - п-переходы подают обратное смещение, чем добиваются изоляции заклю ченных между переходами областей кремния п-типа, в которых создают структуры интегральных схем. Кроме того, создается заглубленный гг-слой, располагающийся между эпитаксиальным слоем гг-типа и подложкой р-типа. Создание ггслоя преследует цель снижения последовательного сопротивления коллектора транзисторной структуры, образуемой в п-области, что особенно важно для транзисторов, работающих в режиме ключа,Однако проведение длительной и весьма критичной операции диффузии р-типа для создания изолирующих р - и-переходов обходится довольно дорого. Образовавшиеся в процессе диффузии участки р-типа, разделяющие области гг-типа, имеют в разрезе форму, расширяющуюся к поверхности и сужающуюся в месте смыкания их с материалом подложки, в результате чего ухудшается плотность компоновки элементов интегральных схем, то есть степень интеграции. Кроме того, при диффузии примеси р-типа в эпитаксиальный гг-слой, а также при последующих высо котемпературных операциях (термическое окисление, диффузия при создании активных и пассивных элементов интегральных схем) происходит одновременно диффузия примесей п-типа (папрпхгер, сурьмы) из ислоя в направлении поверхности, в результате чего и+-слой распространяется в сторону поверх 302771ности, а толщина высокоомного и-слоя в этой части уменьшается. Поскольку процесс диффузии р-типа является длительным, возможно образование значительного по толщине слоя и+-типа, что может привести к большому проценту брака диффузионных структур.Цель изобретения - сокращение технологического цикла, повышение плотности компоновки интегральных схем на пластине, улучшение электрических и эксплуатационных характеристик интегральных схем и повышение процента выхода годных интегральных схем, Это достигается образованием на поверхности селективно вытравленных в р-типа кремний углублений п-слоя путем легирования или эпитаксии с последующим эпитаксиальным заполнением углублений кремнием п-типа при наличии на поверхности кремния р-типа окисла кремния.Выведение высоколегированного слоя на поверхность позволяет улучшить частотные свойства активных компонентов интегральных схем по сравнению со структурами с заглубленным п+-слоем. Это достигается за счет уменьшения 1 ошротивления прибора (транзистора, диода) в открытом состоянии, умень, ф 1 ф, цщения влияния паразитного р - п - р транзистора (так как сокращается время жизни неосновных носителей в его базе), уменьшения объема высоколегированной части тела коллектора, способной накапливать значительный заряд неосновных носителей при работе транзистора интегральной схемы в режиме насыщения.На фиг. 1 - -6 показано техническое осуществление предлагаемого способа на примере создания интегральных схем на основе пластины из р-кремния.Поверхность пластины 1 (см. фиг. 1) соответствующим образом обрабатывают, после чего на нее наносят слой 2 окисла кремния (см. фиг. 2), С помощью фотомаскирования производят травление окон в окисле (см, фиг. 3), после чего через окна в окисле осуществляют вытравливание углублений в кремнии р-типа (фиг, 4). В образовавшемся углублении проводят диффузию примеси и-типа, например сурьмы, для создания высоколегированного п+-слоя 3 по всей поверхности углублений (фиг. 5). Используемая для леги рования примесь выбирается с низким коэффициентом диффузии, поскольку примесь должна оставаться локализованной в созданном диффузионном слое в течение последующих высокотемпературных операций техноло гического цикла. Концентрация примеси в высоколегированном п+-слое составляет более 10" атсм", а удельное сопротивление этого слоя р=0,01 ом см. Толщина образованного диффузией слоя п+-типа составляет около 1 мкм.Возможно также создание высоколегированного п-слоя эпитаксиальным путем.Далее, сохраняя на поверхности пластины слой 2 окисла кремния, оставшийся после се лективного вытравливания углублений, производят эпитаксиальное заполнение углублениймонокристаллическим кремнием и-типа 4 (см.фиг. 6). В процессе эпитаксии и при после 5 дующих высокотемпературных операциях, связанных с созданием активных и пассивныхэлементов интегральных схем в кремнии и-типа, происходит диффузия примеси п-типа, например сурьмы, преимущественно в образую 10 щийся п-слой и в меньшей степени в р-область пластины. Таким образом, расширенныйи+-слой оказывается выведенным на поверхность. Ширина выведенного на поверхностьи+-слоя составляет 6 - 9 мкм,15 Существенным моментом является то, чтопри эпитаксиальном наращивании кремнийп-типа образует монокристаллический слой наповерхности кремния р-типа и не осаждаетсяна узкие выступы окисла кремния, как бы20 стекая с них.В полученной в результате всех перечисленных выше операций структуре п-области оказываются изолированными р - и переходамипри подаче на них обратного смещения. Из-за25 ограниченной диффузии примеси п-типа вр-область пластины слой кремния р-типа, согласно данному способу, в отличие от диффузионного р-слоя в известном способе, можетбыть выбран весьма узким, и за счет этогоЗ 0 повышается плотность компоновки интегральных схем на пластине.Далее, вследствие того, что тело коллекторатранзистора интегральных схем оказываетсяпогруженным в и+-слой, значительно сниЗ 5 жается эффективное сопротивление коллектора, уменьшается паразитный р - и - р транзисторный эффект и тем самым улучшаетсяработа транзистора в режиме ключа,Проводившаяся ранее диффузия примеси40 р-типа в эпитаксиальный слой кремния п-типадля изоляции р - п переходами областей кремния и-типа оказывается в данном способененужной ввиду образования р - п перехода всамой пластине кремния р-типа. При этом45 для создания изолирующих р - п переходоввместо восьми операций по известному способу выполняется лишь пять операций, улучшаются свойства образованных по данномуспособу р - п переходов, совершенствуются0 частотные характеристики интегральных схем,повышается выход годных и значительно снижаются затраты на изготовление интегральных схем.Предмет изобретенияСпособ изготовления интегральных схем,включающий операции создания высоколеги рованного п+-слоя кремния, с типом проводимости, противоположным типу проводимости исходного материала, с последующим эпитаксиальным осаждением на поверхности высоколегированного слоя высокоомного слоя кремния того же типа проводимости, что и выТираж 473 Подписное ытий при Совете Министров СССР аб., д. 4/5 аказ 2542/2 Изд. М 1048НИИПИ Комитета по делам изобретений и отМосква, Ж, Раушская афия, пр. Сапунова, 2 соколегированный слой, отличающийс,ч тем, что, с целью повышения плотности компоновки интегральных схем на пластине, улучшения электрических и эксплуатационных характеристик интегральных схем, на поверхности селективно вытравленных в кремнии р-типа углублений создают )г+-слой с последующим эпптак иальным заполнением углублений кремнием ю-типа при наличии на поверхности 5 кремния р-типа окисла кремния,