Способ изготовления мдп интегральных схем

9) (4(5 Н 01 1. 2 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ящего слоя, преи- оликристаллическо электрика и прон мущественно слоя го кремния, вскр окон путем фотол травления и форм водниковой пласт 17 К. Самыги Феофанова итие в последнем)тографическогоировацие в полупролегировано легирова не ра м ионцо их обла я тем ных областеи пуция соответствуюл и ч а ю щ и й 3576478,1971. 1., НаЬБО пзасс 1 оп о ЕР, Р 1тей, о что, огической до мк (прототи ИЧ ЩПщий посл одной и оя ди- . ГОСУДМфСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕН ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, включаю довательное создание на ис лупроводниковой пластине с целью снижения трудоемкости процесса и увеличения процента выхода годцых интегральных схем, все окна впроводящем слоем поликристаллического кремния вскрывают одновременно н одцой операции фотолитографического травления, а перед каждойоперацией легирования проводят промежуточное маскирование фоторезистом не подлежащих легированию областей.Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к технологии изготовления ИДП интегральныхсхем, и может быть использовано приизготовлении интегральных схем с 5кремниевым затвором, содержащих области с различным уровнем или типомлегирования (схемы с каналом р-типа,п-тина, на взаимодополняющих транзисторах и т.д.), 1 ОСреди основных проблем, стоящихпри изготовлении интегральных схемможно выделить такие как снижениетрудоемкости, повышение технологичности (в том числе использование в 15техпроцессе минимального количества операций, требующих прецизионного выполнения), повышение выходагодных схем. Анализ показывает, чтонаиболее трудоемким процессом и одиовременно процессом, характеризующимся высоким уровнем технологических потерь, является фотолитогра 4 рическое травление, Все это усугубляется при травлении слоев поликристаллического кремния вследствие невосироизводимости структуры этого слояи изменения ее в результате воздействия технологических операций, такихкак термообработка, ионная имплантация и т.д.Известен способ изготовления МДП.интегральных схем с кремниевым затвором, включающий формирование на поверхности исходной полупроводниковойпластины слоев диэлектрика и поликристаллического кремния; проводятфотолитографию, травление слоя поликристаллического кремния для созданиязатвора, следующим фотолитографичес Оким травлением в слое диэлектрикавскрываются окна, в которйе проводятдиффузию для создания истоков и стоков. Далее следуют операции окисления; вскрытия контактных окон, металлизации и формирования разводки 11 .Недостаток известного способа втом, что в нем из четырех фотолитографических операций лишь одна проводится по слою поликрйсталлическогскремния, а также в том, что с помощьюэтого способа могут изготавливатьсяИнтегральные схемы, содержащие области .лишь с одинаковым уровнем легирования,55Известен также способ изготовления МДП интегральный схем на взаимодополняющих транзисторах с кремниевым затвором, состоящий в следующвм; после формирования н кремниевой пластине и-типа р-областей карманов и 4 р-областей истоков и стоков транзисторов с каналом р-типа, пластину окисляют для создания затворного диэлектрика и проводят осаждение слоя поликристаллического кремния. Фото- литографическим травлением в слоях поликристаллического кремния и окисла вскрывают окна и проводят диффузию фосфора, в результате чего образуются п области истоков и стоков транзисторов с каналом и-типа. Следующим фотолитографическим травлением слоя поликристаллического кремния удаляют его с областей истоков и стоков транзисторов с каналом р-типа и отсекают затворы от остального слоя. Далее следует окисление, вскрытие контактныхокон, металлизация и фотолитография по слою метаплизации 12,Таким образом с помощью этого способа можно создавать интегральные схемы, содержащие области п- и р-типов проводимости.Недостаток известного способа втом, что он требует две фотолитографических прецизионных операции травления поликристаллического кремния, так как первым травлением задается ,длина канала п-канального транзистора, а вторым - степень перекрытия затвором областей истока и стока.Наиболее близким техническим решением является способ изготовления МДП интегральных схем, включающий создание на исходной полупроводниковойпластине проводящего слоя, преимущественно слоя диэлектрика и поликристаллического кремния, вскрытие в последнем окон путем фотолитографического травления и формирова-, ние в полупроводниковой пластине разнолегированных областей путем последовательного ионного легирова-. ния соответствующих областей 3.Таким образом, этот способ позволяет изготавливать ИДП интегральные схемы, содержащие област." с различным уровнем легиррвания - области истоков-стоков и облает". резисторов.Основной недостаток такого способа состоит в том, что из пяти фохолитографических операций три проводят по слою, поликристаллического кремния, причем вторая и третья опе20 На фиг. 1 упрощенно показана в разрезе исходная пластина после выращирации проводятся по слою, структураповерхности которого отличается отструктуры объема вследствие нарушений, возникающих при внедрении ио- .нов. В соответствии с этим выход годных структур на второй и третьей фотолитографических операциях травления в среднем в два раза ниже, чемна первой, Помимо сказанного, лучшие результаты на первом травлении 10обусловлены возможностью визуального контроля травления по уменьшениюдиаметра пятна, соответствующегоневытравленной области пластины,При исчезновении пятна травление 15прекращают, вынимая пластину изтравителя, Яа следующих операцияхэта возможность отсутствует, таккак на пластине уже имеется рисунокпервого травления.Целью изобретения является снижение трудоемкости изготовленияи увеличение выхода годных интегральных схем.Поставленная цель достигается 25тем, что все окна в проводящем слоеполикристаллического кремния. вскрывают одновременно в одной операциифотолитографического травления, аперед каждой операцией легированйяпроводят промежуточное маскирование фоторезистом не подлежащих легированию областей,Таким образом независимо от числаобластей с различным легированием,35лишь одно фотолитографическое травление проводится по слою поликрем-,ния. Остальные фотолитографическиеоперации проводятся.по слою, использованному в качестве маски.Материал маски выбирается с учетом вида и режима легирования. При,легировании ионной имплантацией сэнергией до 100 кэВ в большинстве.случаев для маскирования может бытьиспользован слой фоторезиста. Прибольших энергиях, что применяютсявесьма редко, наиболее технологичной маской является слой алюминия.В случае легирования диффузией наиболее подходящие маски - окиси кремния, наносимые разложением тетр-этоксисидана или моносилана, а также нитрид кремния. Фотолитографическое травление указанных слоев непредставляет: 5.каких"либо трудностей,вания слоев окисла и поликристаллического кремния; на фиг, 2 - пластина после вскрытия окон в слое поликристаллического кремния; на фиг, 3 -то же, вид сверху; на фиг, 4 - пластина после первого легирования; нафиг. 5 - то же вид сверху; нафиг, 6 - пластина после второго легирования; на фиг. 7 - то же, вид сверху; на фиг. 8 - пластина с межслойной изоляцией; на фиг. 9 - пластинапосле металлизации; на фиг. 10 -пластина после металлизации, вид свер.ху.Примером конкретного выполненияизобретения может служить процесс изготовления МДП интегральной схемы скремниевым затвором и кайалом р-типа, содержащей помимо транзисторов,нагрузочные резисторы,При изготовлении такой ИДП интегральной схемы на поверхности крем- ниевой пластины 1 и-типа с удельным сопротивлением 7,5 ом см последовательно формируют слой окиси кремния 2 толщиной 1500-2000 А, получаемый термическим окислением в сухомокислороде при Т = 1150 С, и слой поликристаллического кремния 3, получаемый разложением моносилана при Т = 850 С (см. фиг. 1). В процессе выращивания поликристаллический кремний 3 легируется бором. На первой фотолитографической операции (см, фиг, 2) в слое поликристаллического кремния 3 вытравливают окна, включающие области истоков 4, стоков 5, резисторов 6, контактов к резисторам 7, а также области 8, соединяющие затворы 9 с остальным слоем поликристаллического кремния 3 (см. фиг, 2 и 3). При этом полностью формируется конфигурация затворов 9, Момент окончания травления фиксируют по исчезновению на пластине пятна, соответствующего невытравленной области, Далее наносят слой позитивного фоторезиста толщиной 1 мкм и экспонируют его через соответствующий фотошаблон. После проявления маска фоторезиста 10 остается над областями резисторов 6 и областями 8 отсечения эатворон 9 (см, фиг 4 и 5). Формирование областей истоков 11, стоков 12 и контактов резисторов 13 проводят имплантацией ионов В с энергией 100 кэВ и дозой 500 мккул. При этом области резисторов 6 и области, от719398 фиг,3 секающие затворьг от остального слоя-поликристаллического кремния, защищены маской фоторезиста 10 и не легируются,фоторезист удаляют в кислороднойплазме и снова наносят слой фоторезиста, экспонируя его таким образом, что после проявления маска 10фоторезиста остается только надобластями 8, отсекающими затвор 9от остального слоя поликристаллического кремния 3. Незащищеннымифоторезистивной маской 1 О остаютсяне только области резисторо.- 6, нои истоки 11 и стоки 12 (см. фиг, 6и 7).Это станбвится возможным вследствие того, что вторая имплантацияионов В (формирование резистора 13)проводится с той же энергией(100 кэВ), но дозой 3 мккул, т,е,на два порядка меньшей, чем в первом случае. Увеличение дозы легирования истоков и стоков на 17 не влияет на характеристики прибора. После снятия фоторезистивной маски 10наносят межслойную изоляцию 14(см. фиг, 8), в качестве которойиспользуют окисел кремния толщиной0,6-0,8 мкм получаемый вакуумнымпиролизом тетрозтоксисилана приТ = 710 С или другим известным спо. -собом. В процессе осаждения слойокисла 14 легируют фосфором с концентрацией 1-27. молярных. 11 оследуюощая термообработка при Т = 1100 Св течение 15-20 мин преследует цель уплотнения межслойной изоляции 14 и активацию внедренной примеси. При этом происходит разгонка областей истоков 11 и стоков 12 и 5 резисторов 15. Указанный режим обеспечивает необходимый уровень пробивных напряжений р-и-переходов (40 В) и поверхностных сопротивлений областей истоков - стоков 11-12 и резисомторов 14-30 - и 2 ком/и соответстП венно.Далее следуют обычные операциифотолитографического вскрытия кон тактных окон к истокам 11, стокам12, резисторам 15 и затворам 9,напыление алюминия, выжигание и фотолитографическое формирование металлической коммутации 16 (см.20 фиг. 9 и 10). 1,годных структур на первой фотолитографической операции (по слою полиЙ кристаллического кремния) не отлича-ется от выхода годных на первом травлении по известному способу, на вто- рой и третьей фотолитографическойоперациях (по фоторезистивной маске)выход существенно выше и достигает90-957. Кроме того, по сравнениюс изве тным способом трудоемкостьпроцесса существенно ниже, так какпрецизионное травление поликристаллического кремния проводится лишьодин раз вместо трех в известномспособе.