Способ изготовления интегральных транзисторов

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Комитет Российской Федераци по патентам и товарным знакам авторскому свидетельст(56) 1 ЕЕЕ, Зои 1-3(а 1 е ОгсцИв, ч.ЗС, и 5, 1980, р.801-809. Авторское свидетельство СССР Х 1135378, кл, Н 011. 21/265, 1985. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ(57) Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к способам изготовления интегральных схем высокой степени интеграции. Целью изобретения является повышение плотности компоновки элементов интегральных схем за счет уменьшения межэлектродных расстояний и уменьшения числа фотолитографических операций за счет последовательного травления второго слоя поликристаллического кремния и диэлектрической пленки без применения фотолитографии. В способе изготовления интегральных транзисторов формируют в кремниевой подложке первого типа проводимости скрытый слой второго типа проводимости, наращивают эпитаксиальцый слой второго типа проводимости и формируют комбинированную изоляцию. Затем охлаждают первый слой поликристаллического(51) б Н 01 Ь 21/265 кремния, пленку нитрида кремния, прокисляют первый слой поликристаллического кремния и формируют пассивную базу, после чего формируют диэлектрическую пленку, окна под эмиттер, снова формируют диэлектрическую пленку и ионно-реак- (Ф тивным травлением удаляют ее с донных участков кремния, последующее осаждение второго слоя поликристаллического кремния производят до планарности всей рабочей поверхности полупроводниковой структуры, ф после чего травят второй слой поликристаллического кремния до выравнивания его поверхности с поверхностью первого слоя поликристаллического кремния в эмиттерном окне. Затем формируют области активной базы и эмитгера, стравливают диэлектрическую пленку с горизонтальной поверхности первого слоя поликристаллического кремния, формируют контакты. Данный способ позволяет реализовать транзисторную структуру с повышенной степенью интеграции с использованием одного фотошаблона за счет безмасочного селективного травления второго слоя поликристаллического кремния и окисла кремния, 5 ил.Изобоетсие относится к микроэлектроике. а именно к изготовлению интеграл ньх схем высокой степени интеграции,Цельо изобретения является повышение плотности компоновки элементов интегральных схем за счет уменьшениямсжзлектродных расстояний и уменьшениечи:лэ . фоголитографических операций эасчет последовательного травления второго:лоя поликристаллического кремния и диэф лсктрической пленки беэ применения фотоли го Грдфии,Сущность изобретения поясняется нафГ, -5,Перечень позиций: кремниевая подложка 1, скрытый легированный слой 2, 2, лодльныс участки окисла кремния 3, 3,зпитаксиэльный спой кремния 4, областькомбинированной изоляции 5, первый слойполикристаллического кремния 6, окиселкремния 7, изолирующие области 8 на вер,:кдл,ьх участках пероого слоя поликридлличссого кремия, легированнаяо".;одеть р-типд 9 о первом слое поликрисгдлличсского кремния, окно 10 в пленкескисла крсмния и первом слое поликристали еского кремния, отооой - слой поликри"гдллического кремния 11, область. 1 гсиоой базы 12, окно для введения вог врой слой поликристаллического кремниялсгирующих примесей 13, вертикальныеизолирующие области 14, эмиттер 15, активдг бдзд 18, контакты на осноое силицидаплэ 1 ины 17,П р и м е р. В кремниевой подложкег-тгз проводимости р удельное сопротигсис подложки 0,1-10 Омсм) формируг (например ионным легированиемсурьелы с последующим термическим отжи;г л) сплошной скрытый и-слой с параметраи р;(поверхостое сопротиоление) 30 - 50; х(глубиэ) 2-3,5 мкм. Нарад,илз,. т эгитдксидльный слой и-типа проводимости с параметрами р (удельноег:,протиолсие) 0,8 - 1,5 Омсм, Ьэл (толщиназпитдксидлыого сло:) 0,8 - 1,2 мкм, Эпитакс.,злы ый слой маскируют диэлектриком(5102-53 М 1) и с приленением фоторезистор;ой лдси плазлохимичсским травлениемтртчт эпигэксиэльный слой, и - скрытыйс:й и частично подложку, Производят окисление канавки (Ь Бо 2 = 30-60 нм) и формируют пленку нитрида кремния припонижен,ол давлении толщиной 100 - 150и, Ипо-мими еским травлением удаляютнитрид кремния с планарных поверхностейи кэалку заполняют поликремнием, получсл при поиженном давлении. Далееплэз; оилическнм травлением удаляют по 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ликристаллический кремний с меза-обла стей и под защитой диэлектрика 5 О 2- 512 гч 4, расположенного в меза-областях удаля:от дополнительно поликремний иэ канавки на глубину 300 нм и осуществляют окисление поликремния при Т = 1123 К и Р = 10 атм на толщину 250-300 нм. Осаждают первый слой поликремния толщиной 300 нм, маскируют его нитридом кремния толщиной 100- 150 нм и под защитой фоторезистора в Я зй 4 вскрывают окна о местах комбинированной изоляции и осуществляют селективное окисление первого слоя голикремния при Т = 1123 К и Р = 10 атм. Удаляют нитрид крем ния, ионным легированием вводят бор с Е = =60 кэВ и О = 3,7510 сгл о первый слой13 -2поликремния и осаждают окисел кремния толщиной 500 нм. Под защитой фоторезистд плазмохимическим травлением удаляют окисел кремния и первый слой поликремния и осаждают окисел кремния иэ паров дихлорсилана и закиси азота при Т = 1123 К прн пониженном давлении, толщиной 500 нм, Далее ионно-реактивным травлением удаляют окисел кремния со дна вытравленного окна и осаждают второй слой поликремния толщиной 600-700 нм до получения ровной поверхности по всей площади структур. Плазмохимическим травлением травят второй слой поликремния до верхнего уровня первого слоя поликремния. Проводят ионное легирование бором с Е = 60 кзВ и О =13 -2- 9,410 см второго слоя поликремния, оставшегося о окне, Осуществляют термический отжиг в инертной среде при Т - . 1273 К в течение 30 мин. Получают следующие параметры транзисторной структуры: хд =300 нм, Р = 6-0 "и активная база); х э = 200 нм, ",= " ф ц, хд=-.350 - 400 нм, Р = 8-90 Оми (пассивная база), Далее плазмохимическим травлением удаляют окисел кремния до верхнего уровня второго слоя поликремния, осаждают покрытие из платины толщиной 50 нм, осуществляют формирование пленки силицида платины при Т = 783 К и последующим удалением платины селективным трэолением с окисных участков формируют самосовмсщенный слой разводки на поликремниевых электродах. Толщина окисла кремния между поликремниевыми электродами эмиттер. база, эмиттер-коллектор составляет 500 нм и задается толщиной осаждаемого окисла кремния, которая может составлять 200- 600 нм в вытравленном окне под активую Газу и эмиттер.Таким образом, данное изобретеис по. эволяет реализовать транзисторную сгрук1371445 5 10 туру с повышенной степенью интеграции с использованием одного фотошаблонв за счет безмасочного селективного травления второго слоя поликремния и окисла кремния, маскирующего горизонтальные поверхности первого слоя поликремния, По предлагаемому способу плотность компоновки элементов ИС (при ширине меэа-области 400 нм) увеличивается по сравнению с прототипом в 1,6 раза. Так, по данному способу транзисторная структура занимает Формула изобретения СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНТЕГ РАЛЬНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ, включающий формирование в кремниевой подложке первого типа проводимости скрытого слоя второго типа проводимости, формирование эпитаксиального слоя второго типа проводимости, формирование комбинированной изоляции, осаждение первого слоя поликристаллического кремния, формирование пленки нитрида кремния, локальное прокисление первого слоя поликристаллического кремния, формирование пассивной базы ионным легированием первого слоя поликристаллического кремния примесью, обеспечивающей перовый тип проводимости, формирование диэлектрической пленки, формирование окон под эмиттер травлением диэлектрика и первого слоя поликристаллического кремния до З 5 кремния с помощью маски иэ фоторезиста, формирование диэлектрической пленки, ионно-реактивное травление диэлектрической пленки с донных участков кремния, осаждение второго слоя 40 поликристаллического кремния, формирование областей активной базы и змиттера путем ионного легирования второго слоя поликристаллического45 площадь 104-40 мкм, а по прототипу 17 х х 4 - 68 мкм. По сравнению с прототипом (для получения транзисторной структуры используется 4 фотошаблона) данный способ уменьшает количество фотошаблонов на три, Следует отметить, что в прототипе существует перекрытие базовых электродов эмиттерными, что увеличивает емкость р-и-перехода эмиттер-бвэа, в предлагаемом способе это перекрытие отсутствует. кремния примесями, обеспечивающими первый и второй тип проводимости с последующей термообработкой, травление вторго слоя поликристаллического кремния и диэлектрической пленки для контактов, осаждение покрытия из платины, формирование пленки силицида платины, селективное травление платины, отличающийся тем, что, с целью повышения плотности компоновки элементов интегральных схем эа счет уменьшения межэлектродных расстояний и уменьшения числа фотолитографических операций для изготовления интегральных транзисторов за счет последовательного травления второго слоя поликристаллического кремния и диэлектрической пленки без применения фотолитографии, осаждение второго слоя поликристаллического кремния производят, обеспечивая планарность всей рабочей поверхности полупроводниковой структуры, его травление осуществляют, выравнивая поверхность второго слоя поликристаллического кремния с поверхностью первого слоя, затем формируют области активной базы и эмиттера, после чего диэлектрическую пленку стравливают с горизонтальной поверхности первого слоя поликристаллического кремния,1371445 РФ и Составитель Л. ВолковаТехред М,Моргентал Корректор М, Кул едактор В. Назина Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Заказ пводственно-издательский комбинат "Патент", г. ужгород, ул.Гагарина