Способ изготовления вч и свч кремниевых n p n транзисторных структур

б 4 19) 51) 1 Ь 21 33 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК ОСУДАРСТВЕ)ШОЕ ПАТЕНТНОЕГДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) 0 РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 2Изобретение относится к электронике, в частности к полупроводниковому производству и предназначено для изготовления кремниевых ВЧ и СВЧ транзисторов.Известен способ изготовления ВЧ и СВЧ кремниевых транзисторных способов, направленный на устранение эффекта вытеснения, который предусматривает получение тормозящей маски из поликремния для ионов бора в областях эмиттера путем ионного внедрения инертных газов под определенным углом в окно в окисле кремния, размер которого равен или несколько больше области эмиттера. Базу создают ионным легированием примеси р-типа в область, площадь которой больше площади поверхности аморфного слоя. Переход, образуемый между базовой и коллекторной областями, имеет ступенчатую форму, более глубокую в периферийной части и мелкую в центральной под аморфным слоем, Область эмиттера создается ионным внедрением фосфора через маску; которая соответствует размеру аморфного слоя. Затем производят отжиг при 800 ОС. Во время отжига часть базовой примеси под эмиттерной областью сдвигается, и ширина базовой области в центральной части структуры становится почти равной или незначительно уже ее ширины по периферийным частям.Этот способ не находит практического применения по следующим причинам. Во-первых, ограничения накладываются кристаллографической ориентацией кремниевых пластин:.способ оказывается зффектлвным для кремния, ориентированного в плоскости(1 00) и малоэффективен для кремниевых пластин с другой кристаллографической ориентацией. Во-вторых, изготовление аморфного слоя кремния в локальных участках требует дополнительного направленного ионного легирования с очень точной ориентацией пластин. В-третьих, создание эмиттерной области ионным внедрением через маску влечет за собой дополнительную прецизионную фотогравировку. Все отмеченное значительно усложняет технологический процесс и затрудняет применение способа в производстве,Известен также способ изготовления кремниевой ВЧ и СВЧ и-р-и структуры, при котором достигается устранение эффекта вытеснения эмиттерной примесью.Способ заключается в том, что на поверхности кремниевой пластины и-типа оставляют защищенной центральную часть и проводят диффузию примеси р-типа, Затем удаляют маскирующий слой в центральной части и проводят диффузию той же примеси по всей пластине. В результате выполнения этих операций формируется базовая областьтранзистора более широкая по периферии итонкая в центральности части, После этого наповерхности структуры вновь Формируют5 защитное покрытие, вскрывают в нем окнои проводят диффузию примеси п-типа, создавая таким образом эмиттерную областьтранзистора. Дальнейшие операции способа относятся к созданию контактов и разде 10 лительной изоляции.Недостатком способа является значительное число фотолитографических операций, что усложняет и удорожает этот способ.Ближайшим техническим решением яв 15 ляется способ изготовления кремниевых ВЧи СВЧ и-р-и транзисторных структур, включающий формирование окисной маски, фотолитографию базовой области, загонкупримеси р-типа, формирование в базовом20 окне окисла кремния, Фотолитографию подэмиттер. термический отжиг в окислительной атмосфере, удаление окисла в эмиттерном окне и формирование эмиттера,В процессе разгонки глубина коллек 25 торного перехода в области, расположенной под эмиттерной областью, получаетсяменьше. чем в периферийных частях структуры,При последующей диффузии примесиЗО и-типа в результате вытеснения примеси ртипа глубина коллекторного перехода становится однородной по всей структуре.Недостатком способа является невысокая эффективность в торможении примеси вЗ 5 центральной части базовой области, расположенной под эмиттером, па отношению кпериферийным частям структуры. Так, количественные данные, приведенные в описании к патенту, показывают, что на глубине40 коллекторного перехода порядка 1,9 мкмэффект торможения при температуре процесса 1100 С в течение 70 мин в кислородной среде составляет всего лишь О,З мкм.Обьясняется это тем, что базовая примесь45 тормозится не только в центральной частиструктуры. но и по ее периферии, хотя и вменьшей степени,Целью изобретения является повышение эффективности регулирования толщи 50 ной активной базы,Цель достигается тем. что загонку базовой примеси осуществляют ионнымвнедрением, через диэлектрический слойтолщиной не более 0.35 мкм, предваритель 55 но сформированный в базовых окнах,Толщина диэлектрического слоя, непревышающая 0,35 мкм, выбрана исходя изсоображений эффекта торможения этогослоя для ионов бора с ускоряющим напряжением150 кВ. Именно при больших тол 7 бб 416щинах ионы бора полностью тормозятся диэлектрической пленкой и достигают поверхности кремния.Способ характеризуется совокупностью и последовательностью операций.представленной на фиг,1-6,На фиг.1 показана кремниевая подложка 1 и-типа с созданным на ее поверхностислоем окисла кремния 2, вытравленным внем окном 3 и вновь созданным в окне наповерхности кремния тонким (толщиной несвыше 0,35 мкм) термическим выращеннымслоем окисла кремния 4,На фиг,2 представлена структура послеионного внедрения в тонкий диэлектрический слой 4 акцепторной примеси (бора) 5из источника 6 и приповерхностный слойкремния с формированием диффузионногослоя ртипэ 7 (базовой области транзистора),На фиг.3 изображена структура послесоздания на ее поверхности изолирующегослоя 8.На фиг,4 показана структура после вытравливания окна в диэлектрических слоях4 и 8 и проведения термообработки структуры, Из чертежа видно, что в результате проведения термообработки происходитразгонка акцепторной примеси как вглубьпластины, так и в стороны при одновременном торможении примеси под окном 9 сосформированным в нем тонким окислом 13.Таким образом. между участками 10 и 11базовой области р-типа образуется ступенька 12.На фиг.5 отмечено, что изолирующийслой 13 удален и через окно 9 сформированаэмиттерная область 14 п-типа, В процесседиффузии выращен изолирующий слой 15 ив результате дальнейшего "вытеснения" акцепторной примеси уменьшена ступенька12 между участками 10 и 11 базовой области.На фиг,б показана окончательно сформированная и-р-и транзисторная структура.Вскрыты фотогравировкой контактные окна16 и 17 соответственно к эмиттерной 14 ибазовой 10 областям транзисторной структуры и показана их металлизация 18 и 19.Эффект "подтягивания" центральнойчасти базовой области возникает вследствие гетерирования акцепторной примеси изслоя 11 в беспримесный диэлектрическийслой 13 при одновременном подлегировании слоя 10 из легированного акцепторнойпримесью слоя окисла кремния 4 в процессевысокотемпературной обработки.П р и м е р. На исходной кремниевойпластине и/типа сопротивлением 7.5 Омвыращивают термическую пленку двуокиси5 10 20 ми базовой области, Установлено, что при термообработке последовательно в течение 5 мин в окислительной среде (сухой кислород) и последующей разгонке в азотной среде в течение 120 мин величина "ступеньки" составляла 0.57 мкм. при термообрэботке в кислороде в течение 15 мин - 0,96 мкм при термообработке в кислороде в течение 45 мин - 1,25 мкм.Также установлено, что при диффузии фосфора имеет место незначительное оттеснение бора в центральной части базовой области, но указанная "ступенька" при этом сохраняется.Таким образом, способ обеспечивает высокую эффективность регулирования толщины активной базовой области под эмиттером по отношению к периферийным частям базы.(56) Патент СШАЬЬ 3615875. кл. 148-1,5, опублик. 1973.Патент ЯпонииМ 45-31129, кл. 99(5) Д 2. 1970.Патент ЯпонииМ 49-29109. кл. 99(5) Е 2, опублик. 1974. 40 45 50 55 кремния толщиной 0,7 мкм. Проводят фотогравировку, вскрывая окно в пленке двуокиси кремния, Термически окисляют поверхность кремния в окне, создавая пленку окисла кремния толщиной 0,2 мкм. На установке типа "Везувий П" осуществляют имплантацию ионов бора с ускоряющим напряжением 80 кВ и дозой облучения 160 мКул/см через диэлектрическую пленку в кремний с образованием базовой областир-типа, На установке УВПпри 200 С путем пиролиза моносилана кремния покрывают поверхность пластины слоем окисла кремния толщиной порядка 0,5 мкм. При температуре порядка 1150 С сначала в окислительной(5 мин), а затем в нейтральной среде (120 мин) осуществляют разгонку акцепторной примеси в базовом слое. При этом образуется "ступенька" между центральной и периферийной частями высотой 0,57 мкм. Втравителе, состоящем из смеси фтористоводородной кислоты с водой в соотношении 1:5 вскрывают окна в слое окисла кремния. Проводят диффузию фосфора из хлорокиси фосфора для формирования эмиттерной области, Осуществляют. фотогравировку по фосфорносиликатному стеклу и окислу кремния для вскрытия контактных окон, Напыляют алюминий, Производят фотогравировку по алюминиюПроведены дополнительные эксперименты по влиянию длительности термообработки структуры в. окисл ител ьной и нейтральной среде на величину "ступеньки"между центральной и периферийной частя. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЧ И СВЧ КРЕМНИЕВЫХ и - р - и ТРАНЗИСТОРНЫХ СТРУКТУР, включающий формирование 5 окисной маски, фотолитографию базовой области, загонку 0 римеси р-типа, формирование в базовом окне окисла кремния, фотолитографию под змиттер, термический отжиг в окислительной атмосфере, удале ние окисла в эмиттерном окне и формир вание эмиттера, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности регулирования толщины активной базы, загонку базовой примеси р-типа осуществляют ионным внедрением через диэлектрический слой толщиной не более 0,35 мкм, предварительно сформированный в базовых окнах,766416 Моргентал ач Техр орректо рков едакто Подписное 8 зводственно-издательский комбинат "Патент". г, Ужгород, ул,Гага Тираж НПО "Пои35, Москв Роспатента35, Раушска