Способ изготовления мощных кремниевых -р транзисторов

.30-33,. Недостаткомчто при увеличного тока проитерного тока кр-и-перехода ивыходной мощно ляется то,сти эмиттерснение эмитэмиттерногоое снижение способа янии плотноходит оттперифериизначительти транзи СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТ 1 1 ЕСИ 1 кРЕСПУБЛИК ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТГНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ВТОРСНСМУ СВИДЕТБЧЬСТВ У(5)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИОННЫХКРЕМНИЕВЫХ и-р-и ТРАНЗИСТОРОВ, вклю"чающий операции внедрения базовойконтактной примеси в кремниевую подложку и-типа проводимости через маскирующее покрьггие, создания в маскирующем подкрытии окна под диффузиюбазовой и эмиттерной примесей, дифИзобретение относится к пслугроводниковому приборостроению, в частности, к технологии изготовления транзисторов.Известен способ изготовления кремниевых биполярных транзисторов включающий операции получения окисного маскирующего слоя на кремниевой подложке первого типа проводимости, дифФузии в базовую область примеси противоположного типа проводимости, формирования на ней маскирующего покры" тия, диффузии через окка в нем примеси первого типа проводимости для создания эмиттерной области, Формирования на ней изолирующего покрытия, получения контактных окон к базовым и эмиттерным областям и создания металлизации. йузионного легирования для получения активной базовой и соамещеннои с ней эмиттерной области, вскрытия контактных окон и созлания токопроводящей разводки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения параметров транзисторов за счет увеличения критического тока коллектора, после операции внедрения базовой контактной примеси окно закрывают защитным покрытием, а диффузию бора в базовую область проводят в окислительной среде через предварительно полученную неокисляющуюся маску на основе нитрида кремния, после чего удаляют защитное покрытие с базовой области и проводят диффузию примеси в эмиттерную область Наиболее близким техническим решением является способ изготовления мощных кремниевых и-р-и транзисторов, включающий операции внедрения базовой контактной примеси в кремниевую подложку и-типа проводимости через маскирующее покрытие, создания в маскирующем покрытии окна под диФФу" зию базовои и эмиттерной примесей, диффузионного легироаания для полу- ценил активной базовой и совмещенной с ней эмиттерной области, вскрытияконтактных окон и создания токопроводящей раяворки,Недостатком укаэанного способа является то, что при больших величинахплотности эмиттерного тока 1003000 А/см) происходит оттеснениеэмиттерного тока к периФерии перехо"да эмиттер-база вследствие протекания поперечной составляющей базового тока и омическое парение напряжения на центральном участке активнойбазы, что ограничивает критическийток коллектора.елью изобретения является улучшение параметров транзисторов яасчет увеличения критического токаколлектора.Поставленная цель достигается тем,что в способе изготовления мощныхкремниевых и-р-и транзисторов, включающем операции внедрения базовойконтактной примеси в кремниевую подложку п-типа проводимости через маскирующее покрытие, создания в маскирующем покрытии окна под дифйузию базовой и эмиттерной примесей, диФФуяионного легирования для полученияактивной базовой и совмещенной с нейзмиттерной области, вскрытия контакт-З 0ных окон и соярания токопроводящейразводки, после операции внедрениябазовой контактной примеси окно закрывают защитным покрытием, а риФФузию бора в базовую область проводятв окислительной среде через предварительно полученную неокисляющуюсямаску на основе нитрида кремния, после чего удаляют защитное покрытиес базовой области и проводят дий". Фуяию примеси в змиттерную область.Последовательность технологических операций показана на Фиг,1-5,где: Фиг.1 - кремниевая подложка 1а-типа проводимости с высокоомным ,15эпитаксиальным слоем 2, слоем двуокиси кремния 3, слоем нитрида кремния4 и Фоторезистивной маской 5, в которой вскрыто окно 6 для полного легирования бором области контакта 7к базе; йиг,2 - подложка с нанесеннымна нее защитным покрытием 8, созданным в нем окном 9 и легированная бором область активной базы 10, Фиг.3 подложка 1 после проведения дифйузионной раягонки бора с образованиемокисного покрытия 11 в условиях глубокого окисления поверхности кремния в области активной базы 10, изменившей свой профиль вслерствие эФ"йекта сегрегации примеси на границераярела двуокиси кремния - кремний,при этом область контакта 7 сомкнулась с областью базы 10, йиг, чподложка 1 после удаления окисногопокрытия 11 с области активной базы10 и проведения в то же окно диФФузии ронорной примеси в змиттернуюобласть 12, Фиг,5 - подложка 1 после вскрытия контактных окон к области змиттера и базы и создания двухслойной токопроводящей разводки кзмиттеру и однослойной к базе наоснове высоколегированного поликристаллического кремния 13 и слояалюминия 14,Контакт к области коллектора осуществляют с рругой стороны подложки.При этом в процессе йормирования базовой области, во время разгонки бора в условиях глубокого окисленияповерхности кремния в окне неокисляющегося маскирующего покрытия, например, на основе нитрида кремния, образуется плавный переход толщины окисла от величины порядка 1 мкм до тонкого 20-200 нм подслоя под нитридом кремния. Кроме того, происходящая орновременно во время разгонки бора сегрегация примеси на границеряярела окисел-кремний приводит к изменению пройиля р-п перехода база- коллектор так, что он плавно увеличивает глубину залегания к периферии базовой области, выходя затем на поверхность подложки на расстоянии от крал маски большем, чем минималь" ная глубина залегания.После удаления покрытия с области базы окисла, легированного бором) из окна под базовую диФФузию профиль поверхности кремния имеет выгнутую линзообраэную Форму. При проведении в это окно диййузии донорной примеси, например для создания эмиттерной области, совмещенной с базовой, про-, Филь змиттерного перехода повторяет проФиль линяы и, таким образом, база созданного транзистора имеет переменную ширину, плавно увеличивающуюся к периферии и обусловленную совмест" ной кривизной змиттерного и коллекторного р-и переходов. При работе транзистора с большими плотностями тока ( ) 300 А/смз) оттеснение змит- терного тока происходит в меньшей степени вследствие перераспределения5 1 омического сопротивления базы для по" перечных составляющих базового тока в монотонно расширяющейся к периферии транзистора базе и уровень критичес" кого тока коллектора (эмиттера) увеличивается.П р и и е р. На кремниевой подложке 1 и-типа проводимости с высокоомным эпитаксиальным слоем 220 Р 1,бв ). Формируют термическимКЭС рокислением слой двуокиси кремния 3 толщиной 100 нм (в прелелах 20- 200 нм) и наносят на него слой нитрида кремния ч толщиной 150 нм за счет реакции дихлорсилана с аммиакомО в среде азота при Т =, 710 С. Затем через Фоторезистивную маску 5 путем плазмохимического травления в уста- . новке "ПлазмаТ" создают окно 6 в слое нитрира кремния 1 и двуокиси кремния 3 и проводят через окно б, не удаляя проторезистивной маски 5, ионное легирование бором с энергией 85 кэВ и дозой 2 мкК/смз в область контакта 7 к базе.После удаления слоя йоторезиста 5 на всю поверхность подложки, используя ВЧ-распыление, наносят слой двуокиси кремния 8 толщиной 00 нм и создают в нем окно 9 под диФфузию активной базы 10.Загонку бора в активную базу 10 осуществляют из ВОз при Т=91 фС с Квм 105 Ом/П, затем удаляют боросиликатное стекло (на фиг,2 не по 018 У 3 6.мазано) и проводет диМузиону:а разгонку бора в две стадии:в среде влажного кислорода приТ = 950 С до К 5 й 500 Ом/Ц и при Т= 1100 С до глубины залегания р-иперехода , 1,35 мкм. При этом на поверхности активноР базы 10 образуется окисное покрытие 11 толщиной 0,610 0,8 мкм, а на поверхности контакта 7к базе 0,9-1,1 мкм.После этого удаляют покрытие 11с области активной базы путем обработки в буферном растворе фтористо 15 водородной кислоты (НР:ИН Р:Н О) иа апроводят во вновь открытое окно 9 активной базы диффузию эмиттерной примеси: Фосфора из РОС 1 при Т=1040 С иК ж 50 Ом/П с доразгонкой при Т20 : 950 УС до глубины эмиттерной облас-.ти 12 1,1 мкм и толщины базы0,5 мкм, после этого вскрывают контакты к эмиттеру и базе путем удалений йосборносиликатного стекла с об"25 ласти эмиттера и окисного слоя с области контакта к базе, наносят слойполикристаллического кремния 13 тол"щиной 0,3 мкм и К с 100 Ом/О, делаютпо нему йотогравировку, оставляяЗО его на областях контакта к эмиттеру,затем наносят слой алюминия 1 Ь толщиной 1 мкм и делают по нему фото"гравировку токопроводящей разводкик эмиттеру и базе,Применение ранного способа приизготовлении транзистора, аналогичного КТ 93, позволяет увеличитькритический ток коллектора с 3 5 А1до 1,5 А, тем самым увеличивая ищО его выходную мощность на 303.рректор И.Ымакова тор Г,Берсенева ред М.Моргентали е ВПодписное при ГКНТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужго ул, Гагарин Заказ 283 чВНИИПИ Государственн113 Тираж комитета по изобретени Москва, Ж 3, Рдушскд и открытия аб д, 4/