Способ изготовления вч-транзисторных структур

Н 01 1, 21/26 ТЕНИаввйф СОЮЗ СОВЕТСКИХСО ЦИАЛ И СТИЧ Е С КИ ХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) САНИЕ ИЗОБ ТОРСКОМУ СВИДЕТСЛЬСТВУ(56) Патент Японии52-1 9759,кл, Н 01 1. 21/31, опублик, 1977.Патент Японии 1" 53 16673кл, Н 01 1, 21/31, опублик, 1978 54) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВПЕ 1 Я ВЧ-ТРАНИСТОР 1 ИХ СТРУКТУР, включающий защиту оверхности полупроводниковой подложи слоем диэлектрика вскрытие в нем кон для последовательного формироваия базовых и эмиттерных областей,Изобретение относится к технологии полупроводниковой микроэлектроники и может быть использовано в производстве полупроводниковых приборов, в частности дискретных и интегральных транзисторов.1 звестен способ изготовления полупроводникового прибора, отличающийся тем, цто участок изолирующей пленки, расположенной в схеме, где находится обедненный слой р-п-перехода, подвергают нагреву а атмосфере метаборной кислоты (1 ВО) и электрическому разряду, при этом к подложке и обрабатываемой поверхности изолирующей пленки необходимо прикладывать раз" ность потенциалов, под воздействием которой происходит миграция ионов бора в окисел, которые, образуя отрицательный заряд в окисле, компенсируют 501145838 А 1 покрытых диэлектрическим слоем,ществление контакта к полученным областям с помощью металлизации, а также введение в диэлектрический слойимплантацией ионов дополнительнойпримеси, о т л и ч а ю щ и й с ятем, цто, с целью увеличения пробивных напряжений р-п-переходов приуменьшении токов утечки, после формирования металлизации определяют знаквстроенного заряда в диэлектрическомслое и вводят примесь, при этом типпримеси по воздействию противоположен знаку заряда в диэлектрическомслое, после чего проводят низкотемпературный отжиг его положительный заряд и устраняют искривление коллекторного р-и"перехода, выходящего на поверхность, Од" нако этот способ неудобен из-за неконтролируемого введения компенсирующей примеси в окисел и возможности миграции ионов в окисле после снятия разности потенциалов, приводящее к нестабильности зарядовых свойств окисла.Наиболее близким по технической сущности, к изобретению является способ изготовления ВЧ-транзисторных структур, включающий защиту поверхности легированной полупроводниковой подложки слоем диэлектрика, вскрытие в нем окон для последовательного формирования базовых и эмиттерных областей, покрытых диэлектрическим слоем, осуществление контакта к полученнымобластям с Г 10 мощью металлиздцииатакже введение в диэлектрический слойимппантдцией ионов дополнительнойпримеси, 5Однако введение в приповерхностный слой полупроводниковой подложкипримеси одинакового типа с подложкойи увеличение ее объемной кон центрации неизбежно приводит к уменьшениюширины объемного заряда в достаточновысокоомной по, ложке, служащей теломколлектора и, следовательно, к уме 11 ьшению пробивного напряжения коллекторно 1 о перехода, 15Цель изобретенил - увеличение проб 11 вных ндпрлжений р-и-переходов приуменьшении токов утечки,Поставленная цель достигаетсл тем,что в способе изготовления ВЧ-тран Озисторных структур, ьключающем защиту поверхности полупроводниковой г 1 одложки слоем диэлектрика, вскрытие ннем окон для последовательного формирования базовых и эмиттер 11 ых областей, 25покрытых диэлектрическим слоем осуществление контакта к полученным областям с помощью металлиза ции а также введение в диэлектрический слойимплантдцией ионов дополнительной 30примеси, после формирования 11 еталлизации опреде 11 лют знак встроенногозаряда н диэлектрическом слое и вводят примесь, при этом тип примеси повоздействию противоположен знаку здрлдд н диэлектрическом слое, послечего проводят низкотемпературный отжиг,При этом образованный в обычномпроцессе изготовле 11 ил трднзисторнои 40структуры и оконцательно сформированный и определенный встроенный зарядн защитном диэлектрицеском слое, например, положительный зд счет присутствил в составе слол днуониси 45кремнил примеси, обладающей донорными свойствами (Р, Ль)или за счетнесовершенства структуры, вызываетпоявление понерхностных каналов в полупроводниковой подложке и при существовании в ней р-п-перехода, ныходлщего 11 д поверхность, искривляет его,что н случае транзисторной структурыприводит к локальному изменению напряженности электрического поля, при 55ложенного к р-п-переходу, и уменьшению его пробивного напряжения, опре-деллемого по установленному уровнютока утечки, Легко контролируемое при ионной имплантации ннеде 11 ие только взащитный диэлектрический слой надместом выхода р-и-переходз 1 д поверхность примеси, противоположной повоздействию на знак заряда в упомянутом окисле или знаку встроенного зарлда приводит к компенсации встроенного здрлда н окисле и устранениювозможности возникновения поверхностных каналов, что в случае транзисторной структуры уменьшает кривизну выходящего на поверхность слоя объемного зарядд, приолиждет характеристикипроводимости материала подложки вприпонерхностном слое к объемным иуменьшает токи утечки при увеличениипробивных напрлжений н основном коллекторного перехода за счет уменьшения плотности поверхностных токов инжекции и устранении причин термической неустойчивости и вторичного пробоя,Кроме того, исключение введенияпримеси н область р-и-перехода методом ионной имплантации, создающей рядобъемных дефектов н полупроводниковоммдтеридле, не исчезающих при допустимом отжиге до 550 С, способствуетостабилизации электрофизицеских характеристик транзисторной структуры,Нд фиг.1-3 показаны последовательные стадии изготовления ВЧ-транзисторной структуры на примере транзистора КТ 312.На полупроводниковой подгожке 1например кремния п-типа проводимостис удельным сопротивлением 0,001 Ом см,выращивают эпитаксиальный сг 1 ой 2 итипа с удельным сопротивлением 1 Ом сми проводят выращивания маскирующего покрытия,например термического окисла,опри температуре 1200 С в комбинированномрежиме в среде сухого и увлажненногокислорода до толщины 0,6 мкм,В покрытии 3 вскрывают фотолитографией окна 1, через которые ионнымлегиронанием или термической диффузией формируют базовую область 5 ртипа, например, на первой стадии н.течение 25-35 мин до значения поверхностного сопротивления К = 50570 Ом/11 и нд второй стадии гри1150 С в комбинированном режиме нсреде сухого и увлажненного кислорода в течение 120 мин до глубины залегания перехода Х = 350 мкм иК - = 110-160 Ом/Ц При этом на базовой области 5 одновременно формируют5 . 11маскирующее покрытие 6 толщиной 0,50,7 мкм, В покрытии 6 фотолитографиейвскрывают окна 7, через которые тер"мической диффузией формируют эмиттерную область 8 п-типа, например, напервой стадии из 1 С 1 при 1050 С всреде аргона с добавлением кислорода в течение 15 мин с подпором потока диффузанта в открытой трубе и 5"минутным вытеснением потока диффу"занта доглубины залегания эмиттерной области М = 1,1 мкм и Вс, == 3 Ом/П и на второй стадии йри1050 С в среде кислорода до толщиныбазовой области АХ= 0,6-0,8 мкм,При этом на эмиттерной области 8 од"новременно формируют защитное покрытие 9 на основе фосфоросиликатногостекла (фСС) толщиной 0,2-0,25 мкм,В покрытиях 6, 9 вскрывают окна10, 11, через которые осуществляютконтакт с металлизацией 12, 13, на"пример слоем алюминия толщиной 1,52 мкм, При этом необходимо, цтобыметаллизация 13, являющаяся своеобразной маской, оставляла открытымконтур перехода эмиттер-база, а металлизация 12 - контур перехода база-коллектор,После этого проводят термообработку, в частности вжигание алюминиядля обеспечения меньшего переходногосопротивления в контакте при 510"550 С в среде азота в течение 15 мин,Затем с помощью С-Ч-измерений определяют знак заряда в диэлектрическомслое на спутниках-подложках, обрабатываемых параллельно с основными подложками и структурами,Для увеличения пробивных напряжений готовые транзисторные структурыс металлизацией подвергают воздействию ионов примеси, создающей зарядв наиболее критичной области защит-.ного покрытия структуры над выходомр"и-переходов на поверхность.40 4 раза одного из основных параметров 45 ВЧ-транзисторных структур с рас " времени рассасывания неосновных носителей на базе.1 О 15 20 26 30 Зб Легирование окисла проводят ионами оора при ускорениях 10-70 кВ идозе 2 10 -8 1 О атом/см, Максимум концентрации имплантированныхатомов лежит в области 14 на глубине.0,03"0,28 мкм, которая должна бытьменьше толщины легируемого окисла,После этого проводят термообработку в инертной среде для активациивнедренной примеси, например притемпературе 510-550 С в. течение15 мин в аргоне.Пробивные напряжения полученныхтранзисторных структур возрастают науровне 100 В при установленном токеутечки 0,5 мкя на 20-251, При этомкоэффициент усиления в режиме прямого включения уменьшается м на 20 науровне 100 из-за снижения коэФФициента инжекции эмитер-базового переходав приповерхностном слое, что позволяет управлять этими параметрами структуры, Влияние на остальные параметрыне обнаружено.Применение предложенного способапозволит повысить предельные пробив"ные нвпряжения р-и-переходов одновременно с возможностью управления коэффициентом усиления готовых транзисторных структур, т.е. регулироватьноменклатуру выпускаемых изделий. Приэтом повышение пробивных напряжений позволит повысить надежность транзистор"ных структур при тех же условиях эксплуатации,Кроме того, применение предложенного способа при обработке р-и-ртранзисторных структур со встроенным положительным зарядом за счет уменьшения инверсных поверхностных слоев а-типа способствует уменьшению в 2") )1 чи,акаэ 235 НИ 11 ПИ Госурарстиениогс с 1 иите т Носкова по иэобрете иям6 35, Раушская сисеоткрь 1 тиям прид15