Способ создания к-моп интегральных схем с самосовмещенным поликремниевым затвором

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК НИЯ Я К-МОП ИН- СОВМЕЩЕНЗАТВОРОМ, дложке и-типасоздание по- иков, электроие областей в проводимо, что, с целью ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) СПИСАНИЕ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57) 1 СПОСОБ СОЗДАНИТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ С САМОНЫМ ПОЛИКРЕМНИЕВЫМвключающий создание в покармана р-типа проводимости,левого и затворного диэлектрдов затворов и легирован+ +истоков, стоков п - и р -типости, отличающийся тем Изобретение относится к электронной технике ичможет быть использовано при из- . готовлении, в частности, ИС цифроаналоговых и аналого-цифровых преобразователей.Цель изобретения - повышение надежности, упрощение технологии изготовления и повышение быстродействия интегральных схем,На фиг,1 показано поперечное сечение полупроводниковой подложки с К-МОП структурой после формирования высоколегированных областей истоков, стоков, каналоограничения р -типа и полевого диэлектрика; на фиг.2 - поперечное сечение полупроводниковой подложки после формирования поликремниевых затворов и имплантированных областей постройки р-канала; на фиг,3 - поперечное сечение полупроводниковой подложки после легироваиия истоков и стоков и-канальных транзисторов; на фиг,4 - поперечное сечение11 О 635 О повышения надежности, упрощения технологии изготовления и повышения быстродействия ИС, перед формированием полевого диэлектрика создают р -области4охраны и части областей р -истоков, стоков, не прилегающие к области канала, а после формирования электродов затворов проводят по всей поверхности подложки ионную имплантацию бора для достройки областей р -истоков, стоков до области канала и затем проводят фотогравировку областей и - истоков, стоков и их легирование на глубину, превышающую глубину областей достройки истоков стоков р-тига,2 Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и йя тем, что ионную имплан гацие бора для достройки канала до областей истоков, стоков р -типа проводят с энергией 20 50 кэВ,готовой К-МОГ структуры, изготовленной согласно предлагаемому способу,В соответствии с предлагаемым спасобом в полупроводниковой подложке, имеющей низколегированные участки и-тига 1 и р-типа 2 проводимости формирует высоко- легированные р -области 3 истоков и стоков р-канальных транзисторов и области 4 кана+лоограничения р -типа проводимости, после чего на подложке выращивают слой толстого полевого диэлектрика 5 (см,фиг,1), Далее известными методами фотогравировки в толстом полевом диэлектрике 5 вскрывают окна 6 к поверхности полупроводниковой подложки, в которых формируют слой затворного диэлектрика 7.Далее на подложке формируют слой легированного фосфором поликристаллического кремния, в котором методом фототравировки выполняют затворы р-канального и 8 и и-канального 9 транзисторов, с; с. сГ,.,1(Н- ".-, 00 ВОЛЯ 1( нс , ИмгЛЗНТ с) ци 0 "О( . ".,:1 Р ДОСтгрОЙКИс,",., с .а ЗВП",Гч 1, ПОИ, ОМа;Г ,Г; .с)С)-, В Гса :ЗХ ООЛЭСТИ Р-ТИГ 1 Э;ЛС 1 . ЕжГГЯН(;Я.)ГО ДИЗЛЕКТРЛ(. ЛЕГИсохой концентрацией малые дозы и -ной имгЛЗ;таЦИИ ДЛЯ ДОСТООИ КИ ИСТОКОВ, СОКОВИга ггЗВО 1 ЯЮт Пго/)сСРтЬ В.СОКУ"ссааале" с га 6.нггс., г" г 1 х аР яхкеНЗЛИаиЕМ бессШПЙ КОНОВ,-ТРЭЦИИ боЗЗ В ПО.ЛИКООГХГии ЗЗ ВОРС В О КЭНЭЛЬНЫХ ТРсЗНЗИ сторо) :Э( з и: ., Место В известном Г П П с О б С ) Н З, с, Л О Л;Л;ЕЕ ХО Л 0 Г И Ч ЕСКЭЯ ВОСПРОИЗВОДИМОСТЬ ПОРОГОВЫХ Нс 1 ПРЯ- жений; канальных транзисторов Ввиду - .ОЭКТ ИЧЕг 0ГУ ГСТ ВИЯ ПЭРЗЗИТНОГО П)ДЛЕ ГИООВЭНИ ГП(1 ДЛОЖКИ ИОНЭМИ бОРа, (ЗНЗО 1(ц 1 я с,0 с м. ,6 1 еоно р.х р э.и; т Г,поликремния затвооэ пои ионной имплан с . асс., ИЕ 1 Сс.,ахсИГ)ЗИЕ; ъПЕ 1 ЕК овлав 1,1: од 0111 рем -1 н(.,Ормиоовзни:" - сФЛ ЗС ЕГ Осфооа ИЗ СЛОЯ 3 ООСС ЧЕОЕЗ . ткоыые в затворном диэлектрике окна 12 0 лз; ей;4 и -истоков, стоков и-кэнальньхГз 1",1 с- Оров г ри атом фосфор пеоекгмгенесоуебор В подлегированной областиИ дйфрундИруЕТ сса ГлубИНу, бОЛЬШуЮ ГГубиЬ 3 ТИХ ОбЛЭСТаГс М Ис М(З,ЗлоеГРсНИЧ;Г.ЕЛЬНЬ Х Р-О ЗСТЕГ), СФОРМйрОВЗННЫХ СОЗДЭНИЕМ ЗЗТВОГВ Гс 1 С; ОЗНЯ - 10(Х ВОЗ.40 ЖНОСТЬ Г)бразОБЭНГЛ:. Г КЬОЗНьсх ИНВЕСИОННЫХ КЭНЗЛОВ 3 П хЭСГКЭ Г 01., л жк 1 г;од 1 оликремниевой ш ной От и -ис ТОКОВ СТОКОВ К ".УЧЗСТКЗМУ ПОДЛОЖ 1 и, ЧТО ,:В и 10 " 0 н и 3:.1 оу 1 Оц и .: 1 з л сне. у, й. и О " 1; 0 т 0 --а ., я К сл(1,. 1/,.:" а СЧЕТ ЗВТоматиЭСКО.с,а,;".,.1(сРОВзниЯ блэстей истОкОВ. С) ОКОВ- ;, -, - ., г РОЦЕССЕ фОРМИРОВЭНИЯ СЛОЯ МЕЖ- уровневого диалектрика (фосфорно-(.или- КЗТНОгО СТЕКЛа), так КЭК ДЛЯ фОРМИРОВаНИЯ областей истоков, стоков и - и р"-типов требуе Ся тог 1 ько одна ОпераЦИЯ фотОГОэвиро ) гВзния (Окна Род и -истоки, стОки), как и В известном способе, но не требуется раздельного формирования слоев легированНРГг) ДИЗЛЕстРИКЭ ДЛЯ ДИффУЗИИ В с .ОПЛЯ(.1 ." 1 с,ЖуГ)ГВНЕВОГО ДИЗЛЕК )Икс, Я гея ,оаг/ОЖЧОГтс .Г(;ГИрОЗатс ИСТОКХ ТОа гО-Но: исГла; с,ИЕЙ,)В: )сНОЙ ГХГМПЛЭТЭЦ(1 Еи ЕО(.-ссЕЪ)я сГ)БЬ(1)Е 1 ИР ВО ПрС .СЗВОГИГИГ)СТ;: Г,ЛИНЫ КЗНЗГЗ П-типа ИЛ, П ):,с , -г(ОЛ,ЗОВЗ 1,;1, ;,;1 Е.ВЕ МсХ(У 1)0;Н:;ВОГ,)" Г.-ан с,.г н Г саЧОМ ГггС( ба; ПОСКО" С"окав- И ;Г с ):.;, , с" :. ОЛО;ИНЗ ДИЗЛЕктриков НЭД Э(ИМИ,)ГласЯ 1 И В ОтлИчИЕ От протОтИПа ОЭЗГ)0 С". -,(- сн ЭЧИтЕЛЬНО (На тОЛГЦИНУ За ВОГ 1 ЧОГ.,;ИЗЛ К: ОИКЭ, ЧТО СОСТЭВЛЯЕТ "Ос 1" ОЗВОЛЯЕ. гОВ:.- СИТЬ бЫСТродЕЙГТВИЕ Ис) ЕГОЭЛЬНЫХ С;(ЕГИ ЗЭ Савт СНИЖЕНИЯ СОПРО- твл,аНИЯ ППЛИКРЕМНИЕВЫХ ЗатВОРОВ, ЛЕГИОУЕМ-,Х Дйфф Зйай фОСфОРсаа ДО УРОВНЯ ЯЗ ; П-)С ОГИ/Г, 1.-; ИЗВЕСТНОМ СПОСОбЕ ПРОИС- ходит к;пенсэция фосфора в Голикремниевых .".Этвооах р-канальных тра нзис"Оров+ООРОМ ВРИЕ:ИРОВ" н И Р-ИСТОКОВ, СОКОВ ИОЧ ЧО ИМГГГЭ-ТЗ.1 Г 011 РЗ С ОО 1 ЬШИМИ (00лее 400 мкКл/см ) дозами, что снижает бы 2стродействие ИС.Поскольку ионная имплантация бора для достройки р -истоков, стоков до области канала осуществляется через затворный диэлектрик, это ограничивает минимальную энергию имплантируемых ионов бора величиной 20 кэВ, при которой средняя длина свободного пробега ионов в окисле и в кремнии 710 А, Сверху величину энергии ионов бора ограничивает, с одной стороны, суммарная толщина поликремниевого затвора и затворного диэлектрика, которая должна быть не менее суммы средней длины пробега и четырех дисперсий средней длины пробега ионов, а с другой стороны, глубина имплантированного в истоки, стоки бора должна быть как можно меньшей, чтобы+Фосфор в и -истоках, стоках мог при последующих термообработках продиффундиравать на большую глубину, Как показывают приближенные оценки, в обоих случаях максимальная энергия имплантируемых ионов бора равна примерно 50 кэВ, при этом средняя длина пробега ионов в кремнии (и окисле) 1740 1 и четыре дисперсии пробега равны 2000 А. Таким образом, при энергии ионов бора 50 кэВ толщина поликремниевого затвора не должна быть меньше 0,3 мкм, а глубина залегания имплантированного бора и р-и-перехода в областях истоков, стоков - 0,37 мкм, Оптимальной энергией имплантации бора является 40 кэВ, для которой после термообработки при 1000 С в течение 30 - 40 мин глубина областей до+стройки истоков, стоков р -типа равна 0,5- 0,6 мкм,10 15 20 25 30 35 40 45 50 Согласно предлагаемому способу, была изготовлена тестовая ИС, включающая и- и р-канальные транзисторы и кольцевой Генеоатор, следующим образом, В монакремниевой подложке и - типа с удельным сопротивлением 7,5 Ом.см и ориентацией поверхности по плоскости 1001 формируют низколегированную р - область ионной имплантацией бора с энергией 40 кэВ и дозой 4 мкКЛ/см с последующей разгонкой в атмосфере сухого кислорода в течение 16 ч при температуре 1150 С до глубины - 7,0 мкм. При этом на поверхности подложки нарастает термическая двуокись кремния ,толстый диэлектрик) толщиной 0,7 мкм, Далее формируют высоколегированные об+ласти р -истоков, стахов и каналоограниче ния ионной имплантацией бора с энергией 75 кэВ и дозой 300-6 ОО мкКл/Ом с последующим окислением поверхности р -областей в среде сухагс и влажнага кислорода при температуре 1050 С в течение -80 мин да ТОлщины,:.:"х, над р -Областями - 0,5 мкм.После этого фотогравировкай вскрывают окна в толстом диэлектрике и в этих окнах выращивают затворный диэлектрик толщиной 0,08 мкм в среде сухого кислорода при температуре 1000"С. при этом окончательно формируются (разгоняются) р -области истоков, стоков и каналоограничения до конечной глубины 1,8 - 2,2 мкм и поверхностного сопротивления 40 - 120 Ом/г 1,Далее на подложку осаждают слой поликристаллического кремния пиролизом моносилана при температуре 680 С толщиной 0,4 - 0,6 мкм и легируют фосфором методом диффузии в потоке газа-носителя из РОСз при температуре 900" С в течение 20 30 мин.Методом фотогравиравки в слое поликристаллического кремния формируют затворы и проводящие шины и проводят ионную имплантацию бора для достройки р-канала с энергией 40 кэВ и дозой 2-4 мкКл/см через слой затворного диэлектри 2ка во все участки подложки, не защищенные затворами или толстым ЫО 2, Поверхностное сопротивление участков достроенного канала 1,.0-2,0 кОм/цДалее проводят фатас рэвираику для вскрытия окон в затворам диэлектрике пад области и -истоков. О 1 оков и асаж, - .,ают слой фосфаона-си;икатнага с екла ащинои 1,5 мкм методом пирализа манссилана с добавкой фасфана, Садер а;ие ф,сфара ФС 8,. а. после этоса проводяап 1 авле ние Фосфорна-силикатная а г,;: .:в стандартном режиме, необходимом для сглаживания рельефа межуровневого диэлектрика, при температуре ООО" С в те ение 20 - 40 ми 1 в а масфере азота кили,.ри температуре 950"С в течение ЗО 60 мин при этом через окна в затворном диэлектрике происходит диффузия фосфора в абласлги и -истоков, стоков на лубину 0,8-1 1 мкм. Поверхностное сопротивление па;ученнага и -слоя 10-30 Ом/О. При этом глубина области достройки р-канал увеличивается да 0,5-0,6 мкм, оставаясь меньше глубины ислая,На следующем этаге гравадят известными методами фатаграя,"павку,антактных окан в с;Ое межуровневого ЗСС, напыление слоя алюминиЯ толщиной -2 мкм и его фатагравировку, асаждение зашитнаго слоя ФСС тОлщинОЙ1 " км и еса ,атогравировку и низхатемгс ратурнук 1 а,"гаатку в среде сухого ", влажнс с а;ат-; - .; 1:.:О.=ра - ;-Ог ч гтурЕ 475 д; Я С 1 айил Зс, . . рхнаатных состоянии и с:" " 1 "а 1 иния сКрЕМНИСМ В ТЕЧЕг ГЕ . 1 иоставитель В.Долгополовехред М.Моргентал Карре Тираж ПодписноеИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5