Способ изготовления -р -транзисторных структур

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКРЕСПУ БЛИН А 91(40(54) СП ЗИСТОРН (57) Иэ полупро и приме областоникитовлеехнологи имо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ ОПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТент Японии У 54-4756 Ь 21/82, 1979.т франции Ф 2308199, Ь 21/021 1981ОСОБ ИЗГОТОВЛЩ СТРУКТУРобретение относитсяводниковой микроэлек ния дискретных транзисторных структури интегральных схем. Целью изобретения является повышение процента выхода годных за счет уменьшения токовутечек. Нв полупроводниковой подлоаке формируют скрытые слои, наращиваютэпитаксиальную пленку, формируют область базы. Затем вкрывают эмиттерные окна, проводят эагонку Аосфорв,наносят маскирующее покрытие и черезмаску удаляют слой фосфорно-силикатного стекла над областью эмиттерв.Далее удаляют маску и проводят рвэ-,гонку фосфора. Затем. вскрывают окнаи формируют метвллизацию. 5 ил./и применимо в технологии цзготовлеццл дискретных трдцзнсторцых структУр Вц интегральных схем,Цепью изобретения янляетсл ттовыщецие.ироцецтд выхода годных зд счетуменьшения токов утечек.Суть изобретения поясняется 10фиг. 1-5, где ца фцг. 1 показаны полупроводниковая подложка кремния,спуждщдл коллектором, покрытая мдс-кируощии диэлектрическим покрытиемдвуокиси кремштя, вскрытое грднцров- бкой бдзовое окно, бдзондя область,иокрытдл также слоем двуокиси кремния; цд фиг. 2 - полупроводниковаяподлоккд - коллектор, покрытая маскрующцм слоем Бт.О, базовая область 20с мдскцруощим покрытием 810 , вскрытое грднцронкоц эмцттерцое окноэмиттерцдл область, полученная предндртттельцой нысоколегцроваццой дифуэцоной здготкой Фосфора и покрытдл термически ньтращештттм слоем фосфорно-ситтикдттого стекла (ФСС); цафиг. 3 - подложка-коттектор, потрытця слоем 810,тбазовая область, покрытдлслоем Ят.О , вскрытое эмцттер- ЗОтое окцо, эмиттерцая область, получец тал диффузионнойзагоцкой фосфора,нысоколегцрондццый слой ФСС, покрытдощй тотпекторцую ц базовую области, мдскцруощее покрытие фоторезиста,через который удален слой ФСС с высоколегцровдццой эмтттерцой области итрнлегдющего к цей участка; цафцг. 4 - подложкд-котлектор, покрытая слоем Я 10 т, базовая область, иокрытая слоем 510,т, высоколегцроваццалэмцттерцая облдсть, нысоколегиронацныйслои ФСС, идссцнирующцй коплекторную,базовую ц эмцттерцую области, слаболегцровдццый слой ФСС, ттассивцрующцй 45эмцттерцую область, граница ца поверхности высоколегиронаной эмцттерцой области, получсццдл н результатетермцчесого персрдг.иределеция примеси; д фтг. 5 - завершенная и-р-и- ВОтрдэтстстдл структура, содержащаяполупронодшкоцую подложку - коллекто и-тццд ттонодцмости, покрытуюмдскцруощцм диэлектрическим слоемдвуокиси ;темтит, базовую область,цокрытуи гноем двуокиси кремцил,эииттеруо область, высоколегироваццый слой ФСС, пдссцрующий коллекторцую, бдэотуо ц чдстцчцо эмиттерцую 1 2области, слаболегированный слой ФСС, пассирующцй эмцттерную область, граница ца поверхности высоколегированцой эмтттерно и базовой областей, контактные окна к базовой и эмиттерцой областям, токопроводящая разводка к базовой ц эмиттерной областям,На фигурах приняты следующие обоз-. начения:- подложка, 2 - слой 810 3 - базовое окно, 4 - базовая область, 5 - слой 802 цдд базой, 6 эмиттерцое окно, 7 - эмиттерная область 8 - слой ФСС, 9 - токопроводлщая разводка, 10 - фотореэист, 1 участок, прнлегающтй к эмиттерной области, 12 - токопроводящая разводка, 13 - слой ФСС над эмиттером, 14 граница на поверхности высоколегированной эмиттерной области, 15 и 6 - контактные окна.П р ц м е р. а полупроводниковой подложке, служащей коллектором, монокристаллического кремния (и-типа пронодимостц и с удельным сопротивлением т=0,2 Ом см), ныполцецной в ви-де диэлектрцчески изолированных карманов и с наличием нысоколегированцого мышьяком скрытого и -слоя, соз+дают маскирующее от последующих диффузионных обработок покрытие. Слой термически выращенной двуокиси кремния создают обработкой сцачала в сухой, затем в увлажненной водяными пдрамц и вновь в сухой кислородной среде при 1060 С до толщины й= 0,3 мкм. Фотограниронкой вскрывают окно и диффуэтотной загонкой бора прц 940 С из термически выращенногослол (Бт.О ) (ВО ) осуществляют легиронание базовой области примесью ртипа. В процессе термического перераспределения базовой примеси при 1150 С (в среде сухрго и увлажненного водяными парами кислорода) осуществляют рдэгоцку диффузионного слоя до глубины 2,3 мкм с поверхностным сопротивлением Б 250 Ом/квадрат и толщиной слоя окисла кремния 6=0,4- 0,6 мкм.В слое фотогравиронкой вскрывают эмцттерное окно, через которое формируют высоколегировацную эмиттерную область. Легнровацие областей осуществляют диффузионной загонкой фосфора цз хлорокиси фосфора РОС 1при 06 ООС н течение 2, (б+2), (2+) миц в кислородсодержащей среде с расходами газовых потоков: фосфор н качест73231 3 13ве раэбавителя - 290 л/ч, кислород "50 л/ч, азот и качестие носителя15 л/ч с температурой поддержаниядиффуэанта 18 С,Одновременно с диффузионной загонкой фосфора и эмиттер осуществляютдиффузию фосфора в окисел и образование ФСС как над первичным и базовым окислом, так и над эмиттернойобластью толщиной 0,12-0,18 мкм. Затем наносят маскирующее покрытие,например фоторезист ФП 388 толщинойй 0,6 мкм, и через фотошаблон с использованием проекционной печати осуществляют фотокопию с топологическимрисунком, позволяющим удалить проявителем (0,6 Е КОН) фоторезист с высоколегированных областей эмиттера и сприлегающих к ним участков шириной0,18-1,2 мкм.Удаление высоколегированного слояФСС с указанных областей проводятв буферном травителе Н.О:НГ:ГН Г=2400 мл:500 мл:1600 г н течение 55 сдо полного удаления стекла с эмит-.терного окна и с последующим дотравливанием в том же травителе участкабазового окисла 5 до полного удаленияповерхностной части, легированнойфосфором толщиной 6=0,15 мкм, Послепромывки в проточной деионизованнойводе с доведением ее удельного сопротивления до р=2 мОмсм пластинывысушивают на центрифуге, удаляютфоторезист и вновь осуществляют отмывку в перекисно-азотной смеси 1:1::4=Н 1 ЯО :Н О :Н О при 80 С и течение710 мин с последующей промывкой в деиониэованной воде до удельного сопротивления =14 мОм см и сушкойна центрифуге,Далее проводят вторую термическуюстадию формироваКия эмиттерной области. Термическое перераспределениепримеси осуществляют при температуре не менее температуры диффузионной эагонки фосфора, конкретно 106 УС.Такое соотношение температур необходимо для исключения перехода фосфораиэ активного в неактивное состояниев виде фосфидной фазы и уменьшениякраевых дефектов в процессе разгонкипримеси, осуществляемой в комбинированной среде последовательно сухого,увлажненного водяными ларами и вновьсухого кислорода в течение (3+2, 1+6,8+5) мин до глубины залегания эмиттерной области 1,6-1,8 мкм и толщины вновь выращинаемого слоя окисла кремния с минимальным содержанием Фосфора. При этом граница высоколегированной эмиттерной области, выходящаяна поверхность транзисторной структуры под базовым окислом, отодвигаетсяв процессе раэгонки до 1,2 мкм. Укаэанная величина является верхним 10 пределом ширины участка, равномерноприлегающего к высоколегированным областям. Удаление ФСС и слоя окисла,в который диффузионно вошел Фосфор,не далее границы у поверхности высо колегированной эмиттерной областиявляется обоснованной иэ-за необходимости присутствия ФСС над эмиттерным р-п-переходом, оказывающим нанего стабилизирующее воздействие.20 Поскольку эмиттерная область является высоколегированной, то дажепри максимальном напряжении на эмиттерном р-п-переходе, раином его напряжению пробоя 11 -6-8 В, ширина 25 части р л-переходав сторону самойообласти составляет 20-30 А. Это дос; таточно малая величина, котораяперекрывается слоем ФСС, даже если онточно дотравлен до металлургической 30 границы на поверхности между эмиттерной и базовой областями, При последующей после травления операции термического перераспределения слойФСС растекается на величину порядка З 5 0,15 мкм, т.е. в 1 О раз более необходимого, и это гарантирует стабилизацию эмиттерного р-п-перехода.Минимальная ширина участка, равная толщине удаленного слоя стекла 40 0,12-0,18 мкм, например 0,15 мкм,обусловлена необходимостью минимизации содержания фосфора над эмиттерной областью, а особенности над краеными ее участками - с учетом расте кания стекла при термическом перераспределении эмиттерной примеси. Поскольку величина растекания зависитот толщины слоя ФСС, она являетсяминимальной величиной удаленностистравлииаемого слоя стекла от эмиттерного окна. Далее вскрывают контактные окна к базовой и эмиттерной областям. Формируют металлизированную (А 1 997., Ж Х) к ним раэиодку, Наиосят ниэкотемпературным (Т=415 С) пиролитическим способом слои двуокиси кремния, вскрывают контактные площадки5 13 и проводят вжнгание металла при 5 О С в течение 6 мин,Способ позволяет эа счет уменьшения уровня утечек эмиттерного и коллекторного р-и-переходов на 30-403 поднять процент выхода годных изделий примерно на 23, Возрастает и надезность, проявляющаяся в уменьшении числа отказов, например, при испытаниях схемы 134 РУ 6.ф о р м у л а и э о б р е т е н и яСпособ изготовления и-р-п-транзисторных структур, включающий создание в кремниевой подлокке п-типа проводимости, служащей коллектором, базовой области р-типа проводимости, по- крытоЯ маскирующим слоем двуокиси кремния, вскрытие гравировкоЯ эмиттерных окон и формирование высоко 7323легированных эмиттерных областеЯ вначале диффузионной эагонкой фосфорав кислородсодерзащей среде с одновременным выращиванием слоя фосфорносиликатного стекла, а затем терммческим перераспределением примеси вкислородсодержащей среде, вскрытиеконтактных окон и формирование токо проводящей разводки, о т л и ч а ю"щ и й с я тем, что, с целью повышения процента выхода годных за счетуменьшения токов утечек, после диффузионной загонки фосфора наносят 16 маскирующее покрытие и через маскуудаляют слой фосфорно-силикатногостекла над бластью с размерами, непревышагщими заданных размеров окончательно сфо мированного эмиттера, 20 шириной не м .нее толщины удаленногослоя стекла, затем удаляют маску нтермическим перераспределением примеси формир ют эмиттерную область.1373231 ь Г,Юнлийнык Составит Техред Л Юрчик ипенк орректор тор Подпи каэ 28