Способ изготовления инжекционных логических интегральных схем

(54)(57)СПОСОБ ЦИОННЫХ ЛОГИЧЕ включающий эпи ние пленки кре термическое ок пленки нитрида ИНЖЕКЬНЫХ СХЕМИЗГОТОВЛЕ КИХ ИНТЕГ аксиально наращиваожке,сление, нкремния,есение тограв УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬПИ ПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ(088.8)нт США У 3919005,опублик. 1975.США Р 3904450,опублик. 1975 (прот ровку под базовые и инжекторные области, диффузионное легирование, фотогравировку и диффузионное легирование коллекторных областей, вскрытие контактных окон и Формированиеметаллизации, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличениярабочего напряжения и упрощения изготовления структуры, после фотогравировки под базовь е и инжекторныеобласти проводят травление кремнияс подтравливанием под массу на расстояние 0,7-0,8.от глубины вытравливаемой канавки, а травление окислапосле фотогравировки под коллекторныеобласти проводят вертикально ориентированным пучком ионов.Изобретение относится к области микроэлектроники, в частности .оно может быть использовано при изготовлении больших интегральных схем (ИС) с инжекционным питанием. 5Известен способ изготовления инжекционных ИС, включающий формирование скрытого слоя, выращивание эпитаксиальной пленки п-типа, нанесение пленки нитрида кремния, фотограви- Ю ровку и травление нитрида кремния, глубокое локальное окисление, фото- гравировку под базовые и инжекторные области, диффузию бора, фотогравировку под коллекторные области, диф фузию примеси, образующей области о+-типа 1.Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления инжекционных логических ИС, 20 включающий эпитаксиальное наращивание .ленки кремния на подложке, термическое окисление, нанесение пленки нитрида кремния, фотогравировку год базовые и инжекторные области, 25 диффузионное легирование, фотогравировку и диффузионное легирование коллекторных областей, вскрытие контактных окон и формирование металлизации 2 ,Недостатком известного способа является малое рабочее напряжение эмиттер-коллектор, обусловленное малым расстоянием между этими переходами по поверхности, получаемое в ,35 процессе изготовления, а также большая длительность операций глубокого окисления, что удорожает изготовление инжекционных структур и ИС.Целью изобретения является увели- ф чение рабочего напряжения и упрощение изготовления структуры. Это достигается тем, что после фотогравировки под базовые и инжекторные области проводят травление кремния с подтравливанием под маску на расстоянии 0,7-0,8 от глубины вытравливаемой канавки, а травление окисла после фотогравировкипод коллекторные области проводят вертикально ориентированные пучком ионов.При этом за счет исключения операции глубокого окисления технологический процесс изготовления структуры сокращается, а дополнительное увели чение расстояния между эмиттерным и коллекторным переходами обеспечивается ионно-химическим травлением кремния перед второй операцией диффузии,Границы коллекторных переходов приэтом определяются краями нитридноймаски.Последовательность операций изготовления инжекционной структуры приведена на фиг. 1-6, Каждая из фигур отражает часть технологического процесса изготовления инжекционной структуры; фиг. 1 - эпитаксиальное выращивание, нанесение пленок нитрида и окисла кремния, фиг. 2 - фотогра-, вировка, травление нитрида, окисла и кремния, фиг. 3 - диффузия и образование области базы, окисление, фиг,4 - фотогравировка, травление окисла, фиг. 5 - диффузия и образование областей коллекторов, фиг. 6 - фотогравировка, образование металлизированных дорожек.П р и м е р, На высоколегированную подложку 1 кремния 1-типа (фиг, 1) наносят эпитаксиальную пленку 2 тогоже типа проводимости. Затем термически выращивают пленку 3 БдО толщиной 0,4-0,5 мкм и наносят пленку 4 Б 1 зИ+ толщиной 0,2-0,3 мкм. Фотолигографией вскрывают окно, через которое травят в кремнии канавку 5 (фиг. 2) на глубину 0,3-0,4 мкм с одновременным подтравливанием под маску. При ориентации подложки в плоскости (100) или (111) подтравливание происходит на расстояние 0,7-0,8 от глубины канавки, т.е. на 0,2-0,3 мкм. В канавку проводят диффузию бора с разгонкой в окислительной атмосфере. В результате формируют базовую 6 (фиг, 3) и инжекторную 7 области на глубину 1,0-1,2 мкм, покрытие окислом 8 толщиной 0,3-0,35 мкм, Затем фотогравировкой вскрывают в окисле 8 окно 9 (фиг. 4), причем в качестве маски используют фоторезист, а травят вертикально ориентированным пучком ионов без бокового подтравливанияокисла,Фоторезист является маской с одной (двух) сторон периметра коллекторных областей. С остальных трех (двух) сторон маской является нависающий край пленки нитрид-окисел, который также подвергается травлению, но его толщина выбрана заведомо больше глубины травления окисла.В открытые окна производят диффузию фосфора с образованием коллекторных областей 10 (фиг. 5). Выполняютфотогравировку, открывающую окна под контакты 11 (фиг. 6) и формируют рисунок металлизованных дорожек 12.Режимы и параметры при проведении операций следующие. Эпитаксиальное выращивание производят гидридным методом. Рабочим газом является смесь силана и водорода (81.Н + Н ). Температура процесса 1050 С, длительность - 1 ч, 30 мин. Толщина получаемой эпитаксиальной пленки 5 6 мкм.Термическое окисление проводят при 1150 С последовательно в среде сухого, влажного и сухого кислорода соответственно 20, 40 и 20 мин.Пленку нитрида кремнир выращивают пиролитическим осаждением в газовой среде Н + ЯН + ИН при 950 С Длительность процесса 4 мин.Травление кремния по плоскости (111) проводят в медленном изотропном травителе (время травления 5-7 с). Перед травлением кремния по плоскости (100) необходимо сориентировать фотошаблон на диске кремния таким образом, чтобы окна на фотошаблоне располагались вдоль кристаллографического направления (110).Травление производят в анизотропном травителе, время травления 40 с.Диффузию бора осуществляют вдве стадии. Первую стадию выполняютпри 950 С, 45 мин в потоке газа-носителя, в качестве которого используют. аргон, источником примеси является борный ангидрид ВОэ. Температура в зоне источника 950 С, Послепервой стадии проводят удалениеборно-силикатного стекла. Вторуюстадию диффузии бора выполняют при1150 фС поочередно в потоке сухого,влажного и сухого кислорода. Времяпроцесса соответственно 20, 40 и20 мин для каждой разновидностигаза,Ионно-химическое травление кремния проводят в установке УВН 2-И 2 с 5 1 О 15 20 25 ЗО 35 СО 45 ионным источником типа ИИ 4=015.Ускоряющее напряжение 11= 3-4 ьч,ток пучка - 180-200 мА, ток соленоида 1,5-2 А, ток компенсации (предназначенный для уменьшения зарядав окисле и исключения пробоя окисла) - 50-100 мА, 11 ри данных условиях время травления составляет 30 -35 мин,Диффузию фосфора осуществляют водну стадию при 1060 С. Длительностьпроцесса складывается из трех стадий: 10 мин в потоке смеси газовкислорода и азота, 1 О мин в смесиазота с диффузантом (источником диффузанта служит РОС 1 ) и 25 минв смеси азота с кислородом.Готовая инжекционная структура(фиг. 6) содержит подложку 1 -типапроводимости с зпитаксиальной пленкой 2 о -типа, базовую область 6и область 7 инжектора р -типа, одинили несколько коллекторов 10 л -типа, двухслойную пленку 3 окисла и 4нитрида кремния, предназначенные длямаскировки при изготовлении локальных областей базы и инжектора структуры, пленку 8 окисла и металлизированные дорожки 12Практически не увеличивая размеров по сравнению с прототипом, способ позволяет улучшить параметры, вчастности повысить технологичностьи увеличить рабочее напряжение структуры.Повьппение технологичности обусловлено отсутствием операции глубокогоокисления, что упрощает процесс изготовления инжекционной структуры исокращает его длительность. Последнее позволяет на несколько процентовуменьшить себестоимость микросхемы.Способ позволяет получить инжекционные структуры с повьппенным напряжением смыкания, не увеличивая размеры по сравнению с прототипом. Кроме того, улучшается технологичностьпроцесса изготовления инжекционныхструктур с более высокими напряжениямиаФиг, Г Редактор Л.Утехина Техред Ч.Надь Корректор А.Зимок писно За 1 П "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,лнал ч 5965/3 ВНИИПИ Государстве по делам иэобре 113035, Москва, Ж Тираж 678ного комитета СССений и открытий5, Раушская наб.,