Способ изоляции элементов интегральной схемы

Союз СоветснинСоциалистическихРеспублин ОП ИСАНИЕИ ЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СЮНДВМЛЬСТВУ(23) Приоритет осудврственный ноннт Совета Министров ССС оо делам нэебретеннй н открытий) Заявител влияние подложки. ов интегралытой щих областеи иэ енкой 810, ее8 эОэ споверх 1 Сн + 2 Нэ об. зультате реакцииный кременй онокристалли(54) СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕМВН Изобретение относится к технологии из овления полупроводниковых приборов и меж ыть использовано при изготовлении монолитных полу. провотппековьтх интегральных схем.В боиьтвянстве монолитных нолупроводниковых интегральных схем для электрической изоляции отдельных элементов, сформированных в монолитном блоке монокристаллического полупроводника, например кремния, нспользутет допоэпппельньте обратно смещенные р-л переходы. вв Такой способ изоляции элементов блатодаря простоте его осуществленття нашел широкое применение в производстве интегральньэх схем, Однако он не обеспечивает достаточно прочной электрйческой изоляции и, кроме того, создает возмож. 1 ч ность образования паразнтных транзисторов, снижая тем самым надежность интегральных схем.Более перспективны способы изоляции эле. ментов интегральной схемы при помощи разделяющих областей иэ диэлектрика, значительно 39 уменьшающих паразитноеИзвестен способ изоляции элементсхемы прн помощи разделяюполикристаллического кремния путем создания на локальных участках поверхности м 2 Ь ческой подложки окисной пленки и последующего выращттвания слоя кремния. При этом на открытых участках поверхности монокристаллической нодложкн образуется монокристаллический кремний, в .сотором затем формируют элементы интегральной схемы, а иа участках, покрытых окисной пленкой, образуется поликрнстаэцнтческий кремний, служащий межэлементной изоляпией. Таким образом, на полупроводниковой монотсристаллттческсй подложке за время одного процесса эпитаксиального выращивания образуются островки монокристаллического кремния, отде. ленные друг от щэуга изоэлврутощими областями поликристаллического кремния.Однако лрн осуществлении известного способа в процессе эпитакснального выращивания по суптестврчОФей нехиологии в реакторе возможно щютекание следующих реакций:81 + 8 Оэ2 810;1 С 1 + 2 81 -ф 81+ 4 НС 1,Взаимодействие между окиснойкремнием приводит к удалению пленкиности кремния. В реразуется зле ментар45 50 55 осаждаясь на окисной пленке, образует кристал.пть 1, взаимодействующие с окислом, что такжеприводит к удал"нию окисной пленки с поверхности подложки. На участках, с которых в результате указанных реакций удалена окисная пленка,растет монокристаллический кремний. Это ухудшает возмояность быстрой циффузии примеси вэти области, Кроме того, эпитаксиальное осаждениекремния может быть вообще ограничено при наличии на подложке акисной пленки.При осуществлении известного способа изо.лицин элементов интегральной схемы необходимовыполнить несколько противоречивых условий, аименно: свести к минимуму взаимодействиекремниевой подложки с окисной пленкой во времяпредварительного нагрева в процессе эпитаксиального выращивания кремния; создать одинаковыеусловия для одновременного осаждения абра.зующегося элементарного кремния на окисел и намонокристалл; обеспечить условия, препятствую.щие взаимодействию между окисной пленкой икриста лнтами осаждающегося кремния; исключит" образование кристаллитов на незащищенныхокислом участках поверхности монокристаллической подножки. Выполнение этих условийсущественно ограничивает технологические воз.можности, затрудняет получение воспроизводимыхрезультатов и отрицательно влияет на качествоизоляции, что снижает процент выхода годныхинтегральных схем и, соответственно, увеличиваетих себестоимость,Цель изобретения . повышение воспроизводимости параметров приборов,Цель достигается тем, что по предлагаемомуспособу на поверхности оклсной пленки до выращивания слоя кремния создают промежуточныйслой из тугоплавкого материала, температураобразования эвтектики которого с кремнием нижете мпературы энитаксиальноговыращиваниякремния. Для создания промежуточного слоя ис.пользуют по меньшей мере один иэ элементовгруппы Мо, Л, Т, Я,Наличие промежуточного слоя из тугоплавкогоматериала исключает возможность взаимодействияокисно пленки с осаждаемым кремнием, а такжеисключает возможность роста монокристалла назакрытых окисной пленкой участках и образованиякристаллов на открытой поверхности монокристаллической подложки, что позволяет обеспечитьвысокий процент выхода годных приборов своспроизводимыми параметрами.На фиг. 1.4 схематически изображеа крем.ниевая монокристаллическая пластина на основныхэтапах технологического процесса обработки попредлагаемому способу.Монокристаллическую подоложку 1 (фиг. 1)кремния р-типа проводимости, в которой предва.рительно посредством диффузии сформирована 5 О 15 26 25 30 35 зона 2 с проводимостью типа пф, окисляют по известной технологии. При этом на поверхности подложки 1 образуется окисная пленка 3,Затем на окисной пленке 3 (фиг.2) создают промежуточный слой 4 из тугоплавкого материала, температура образования эвтектики которого с кремнием ниже температуры эпитаксиального выращивания кремния. В описываемом примере для создания промежуточного слои 4 используют вольфрам (В), который напыляют на окисную пленку 3 путем электронно-лучевого испарения в вакууме,В полученной системе путем фотолитографии формируют окна 5 (фиг. 3), свободные от слоя 4 тугоплавкого материала и окисной пленки 3.После этого эпитаксиально выращивают на подложке 1 (фиг. 4) слой кремния.по известной технологии, При этом на участках, закрытых системой окисная пленка 3- тугоплавкий материал 4, образуется поликристаллический кремний б. а на открытых участках - монокристаллический кремний 7. типа проводимости.Созданный поверх окисной пленки 3 слой 4 из вольфрама играет роль затравки для образования поликристаллического кремния 6 и одновременно надежной маски для исключения взаимодействия осаждаемого кремния с окисной пленкой 3.Испытания предлагаемого способа показали, что одновременный рост монокристаллического и лоликристалличе ского кремния происходит в широком диапазоне температур и концентраций 8 С 14 в газовой смеси нри толщинах эпитаксиаль. ного слоя кремния от 3 до 30 мкм.Для создания промежуточного слоя 4 могут быть использованы и другие тугоплавкие материалы, например молибден, титан, кремний или их сплавы. Формула изобретения 1, Способ изоляции элементов интегральной схемы при помощи разделяющих областей из поликристаллического кремния путем создания на локальных участках поверхности монокристаллической подложки окисной пленки и последую щего выращивания слоя кремния, отличающий с я тем, что, с целью повышения воспроиэ. водимости параметров приборов, на поверхности окисной пленки до выращивания слоя кремния создают промежуточный слой из тутоплавкого материала, температура образования эвтектики которого с кремнием ниже температуры эпитаксиального выращивания кремния,2. Способ по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я,тем, что для создания промежуточного слоя используют по меньшей мере один из элементов группы Мо, В, Т, 81.426 б 02 г СоставительТех ред И р И. Орлов ико Закат 2136/233 Ф/5 изл ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Прое Тираж 976Государственного комитета Совета Мюпо делам изсбретенЮ н открытий13035, Москва, Ж, Раушскаи наб,Корректор С. Йааалоеа