Способ изготовления монолитных интегральных схем

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 7 АЗ ЕСПУБЛИК)5 Н 01 НТУ К ОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ИЕ ИЗОБР(56) 1. Степаненко И,П. Основы микроэлектроники, - М,: Советское радио, 1980. с,224,2, Патент США М 4553318, кл. Н 0121/225, 1985,3. ЕхсаЬ 1)г тесЬпооцу // ЕессгопсЕпцпегпц, ост. 1990, 3 Ф 22, р.42. Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности, к производству монолитных интегральных схем, содержащих дополняющие биполярные и-рр- и р-и-р-транзисторы и полевой транзистор с управляющим р-и- переходом.Цель изобретения - улучшение электрических параметров интегральных схем, повышение их воспроизводимости и снижение трудоемкости изготовления.На фиг.1 показано поперечное сечение монолитной интегральной схемы, содержащей дополняющие и-р-и и р-и-р-биполярные транзисторы и р-канальный полевой транзистор с управляющим р-и - переходом; на фиг,2 - 9 - последовательность процесса(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОНОЛИТНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ(57) Использование: микроэлектроника, технология изготовления монолитных интегральных схем с изоляцией р-и - переходом, включающих дополняющие и-р-и и р-п-р-биполярные транзисторы и полевой транзистор с управляющим р-п-переходом, Сущность изобретения: после формирования высокоомной области коллектора п-р-и транзистора формируют область канала полевого транзистора и высокоомную область коллектора р-и-р-транзистора в едином технологическом цикле путем диффузии примеси р-типа в эпитаксиальную пленку, а затвор полевого транзистора формируют одновременно с базовой областью р-и-р-транзистора. 9 ил. изготовления монолитной интегральной схемы согласно изобретению.П р и м е р. Для создания монолитной интегральной схемы, содержащей и-р-и и р-и-р вертикальные транзисторы и р-канальный полевой транзистор с управляющим р-и переходом, согласно настоящему изобретению, сильнолегированная р область(1) коллектора р-п-р транзистора создается диффузией или ионным легированием бора в погруженный слой (2) п-типа, созданный в подложке (3) полупроводникового р-типа (фиг.1). Разделительные р области (4) и (5) для изоляции и-р-и- транзистора и полевого транзистора создаются одновременно с областью (1) диффузией бора в подложку (3), 1808147Сильнолегированная и (б) коллектора и-ри- транзистора создается ионным легированием примеси и-типа в подложку(3) р-типа, Коллекторная область р-п-р транзистора изолирована от подложки р-п-переходом, образованным и-областью погруженного слоя (2) и эпитаксиальным слоем (7), и-р-и- транзистор и полевой транзистор изолированы от подложки и других элементов схемы р-д- переходами, образованными и-областью эпитаксиального слоя (7) и разделительными р-областями (4), (5), (8), (9) Высокоомная область (10) коллектора р-и-р транзистора, р-область канала (11) полевого транзистора и разделительные области (8) и (9) создаются ионным легированием с последующей диффузией примеси р-типа в эпитаксиальную пленку (7) п-типа, причем в области коллектора р-и-р-транзистора происходит смыкание фронта этой диффузии с сильнолегированной областью (1),Монолитная интегральная схема, содержащая биполярные дополняющие транзисторы и р-канальный полевой транзистор, может бьть получена в результате выполнения следующих процессов, которые проводятся в соответствии с настоящим изобретением, Исходной подложкой (3) является кремний р-типа с удельным сопротивлением 10 Ом см, Область (2) и-типа получается за счет селективного ионного легирования фосфором (доза 5-20 мкК/см ) энергия 100 кэВ) и последующей диффузии при температуре 1200 С в течение 16 ч в смеси аргона и кислорода на глубину 12-20 мкм.Область и - типа (6) получается за счет ионного легирования мышьяком (доза 200 мкК/см 2, энергия 10 кэВ) и диффузии при температуре 1200 С в течение 3 часов в сухом кислороде. Поверхностное сопротивление 30-40 Ом,/С.Области р -типа (1), (4) и (5) получаются загонкой бора при температуре 1000 С в течение 30 мин и последующей разгонкой при температуре 1200"С в течение 1,5 часов, Поверхностное сопротивление слоя 30 - 40 Ом/Д.Слой и-типа (7) получается эпитаксиальным осаждением кремния, легированного фосфором, на подложку (3) с диффузионными слоями (1,2,3,4.5,6), Удельное сопротивление слоя (7) 0,7-1,0 Ом см, толщина 6-8 мкм,В эпитаксиальном слое (7) над областями (1), (4) и. (5) создаются области р-типа (8), (9) и (10), а также область (11) ионным легированием бором с дозой 0.5-1,0 мкК /см и2 энергией 100 кэВ, Затем проводится отжиг при температуре 1200 С в течение 2 часов в сухом кислороде, В процессе отжига происходит встречная диффузия бора из погруженных р областей (1), (4), (5) и из 5 поверхностных областей(8), (9) и (10), приводящая к их смыканию, При этом образуется р+р-коллекторная область р-и-р транзистора и изолирующие области и-р-и-транзистора и полевого транзистора, Концентрация примеси на поверхности областей (8), (9) и (10) и (11) составляет 10 ат см, Образующаяся при отжиге область (11) представляет собой р-канал полевого транзистора.В области (12) и (13) проводится локаль- "5 ная диффузия примеси п-типа для формирования соответственно базовой области р-п-р-транзистора и области затвора полевого транзистора посредством ионного легирования мышьяком с дбзой 20 мкК/см и 20 энергией 120 кэВ и последующего отжигапри температуре 1150 С в течение 2 часов в сухом кислороде, При этом глубина перехода составляет 0,9 мкм и повез 0 хностная концентрация равна б 10 см18В эпитаксиальный слОй (7) над погруженным слоем и типа(б) проводится локальная диффузия примеси р-типа для формирования базовой области и-р-и-транзистора посредством диффузии бора из нитрида бора при Т = 925 С и последующего отжига при Т = 1050 С в течение 50 минут.При этом глубина перехода коллектор-база составляет 0,9 мкм и поверхностная концентрация 9 10 см18 -3Диффузией бора из нитрида бора г 1 ритемпературе 925 С формИруются сильнолегированные области р типа:(15) - для образования эмиттера р-и-ртранзистора;40 (16) - для подлегирования коллекторогоконтакта р-и-р транзистора;(17) - для подлегирования контактов ир-и транзисторов;(18), (18 с) - для подлегирования обла стей истока-стока полевого транзистора.Осаждается слой пиролитическогоокисла толщиной 0,3 мкм для защиты областей (15,16,17,18), Диффузией фосфора при температуре 950 С формируются сильноле гированные области и+-типа для образования области (19) эмиттера и области (20) коллекторного контакта п-р-п-транзистора.области (21) базового контакта р-п-р транзистора и области (22) контакта к затвору по левого транзистора, Полученныер-п-р-транзисторы имеют коэффициент усиления /0= 30 - 60 при напряжении пробоя перехода коллектор-база 30-60 В. и-р-и- транзисторы имеют коэффициент усиления30-100 при напряжении пробоя перехода коллектора 30-50 В, Граничные частоты ри-р и и-р-и- транзисторов соответственно равны 2 и 1,5 ГГц. Полевые транзисторы с р-каналом имеют напряжение отсечки 2 - 5 5 В при напряжении пробоя перехода затвор - исток 30-90 В,Формула изобретенияСпособ изготовления монолитных ин тегральных схем с изоляцией р-п-переходом, содержащих дополняющие биполярнье высокочастотные и-р-и- и р-и-ртранзисторы и полевой транзистор с управляющим р-п-переходом, включающий фор мирование на кремниевой подложке р-типа низкоомной области коллектора и-р-и-транзистора, области коллектора р-и-р-транзистора, высокоомной области коллектора и-р-и-транзистора путем осаждения эпитак сиальной пленки п-типа, области базы р-ир-транзистора, области базы п-р-и-транзистора, области эмиттера р-п-р-транзистора, области эмиттера и подлегирование контактной области коллектора п-р-п-транзистора, области канала и области затвора полевого транзистора, контактных областей, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения электрических параметров интегральных схем, повышения их воспроизводимости и снижения трудоемкости изготовления, после формирования высокоомной области коллектора, и-р-п-транзистора формируют высокоомную область коллектора р-и-ртранзистора одновременно с областью канала полевого транзистора путем диффузии примеси р-типа с поверхности эпитаксиальной пленки, затем формируют область базы р-и-р-транзистора одновременно с областью затвора полевого транзистора,1808147 Корректор М.Андрушен Редактор Л.Вол ТиражПодписноевенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 оиаводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина. 101 Заказ 1401 ВНИИПИ Гос Состав Техред ель С.Зелено