Способ изготовления инжекционных интегральных схем

(19) (111 1. 21 82. 3" БРИО.: ЕТЕЯЬСТ У 3 В,Я.Красницкий 7364771опублик, 1973,ельство СССРЬ 21/82, 1979.ОТОВЛЕНИЯ ИНЖЕКХ СХЕМ, включаюние кремческого слоя ложку Пвание с поения приа по ормир внед тивнопас ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СС(54)(57) СПОСОБ ИЗГ1 МОННЫХ ИНТЕГРАПЬНЫщий эпитаксиальноениевого монокристаллП-типа проводимоститипа проводимости,мощью маскированиямесей областей р -а ОБРЕТЕН сивной баз, одновременное формирование П -областей коллектора П- Р- П транзистора и и -резисторов, создание П -эмиттерного, -инжекторного, базового и П -коллекторных контактов и П -контактов к П -резисторам и металлизированных межсоединений, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения выхода годных интегральных схем, одновременное формирование П -области коллекторов П-Р-П- транзисторов и П -резисторов проводя локально после создания Р -областей пассивной базы, а подлегирование П+-контактов к коллекторам, эмиттеру и резисторам осуществляют с помощью98Изобретение относится к микроэлек тронике и может быть использовано при производстве полупроводниковых приборов, интегральных схем (ИС).Известен способ создания полупроводниковых приборов и ИС с инжекционным питанием, в которых базовый ток к каждому усиливающему Ии-транзис тору поступает через отдельный и-р-и -транзистор, эмиттером которого является в -область, называемая инжектором.Согласно данному способу на низкоомной кремниевой подложке пф-типа проводимости выращивается эпитакси- . альный слой и -типа проводимости. В нем с помощью процессов маскирования, фотолитографии, загонки и разгонки примесей, напыления металла создают структуру приборов и интегральных схем с инжекционным питанием.Однако этот способ создания инжекционных приборов и ИС не обеспечивает формирования й -резисторов без проведения специальныхпроцессов маскирования и фотолитографии под эти области.Наиболее близким техническим решением является способ изготовленияинжекционных интегральных схем, включающй эпитаксиальное наращивание крем. ниевогомонокристаллического слоя и-типа проводимости на подложку О-типа проводимости, формирование с помощью маскирования и внедрения примесей областей-активной и Р -пассивной баз, одновременное формирование й областей коллектора о р-и -транзистора и й -резисторов, создание и -эмиттерного,-инжекторного, базового и п-коллекторных контактов и Й контактов к О -резисторам и металлизированных межсоединений.Согласно этому способу на низкоомной кремниевой монокристаллической подложке о-типа проводимости выращивается эпитаксиальный слой Л-типа проводимости, формируются области активной базы не только в ба зовых и инжекторных областях, но и в областях 0 -резисторов, затем по всей поверхности-слоя создают слой п-типа проводимости с низкой концентрацией примеси, в котором при формировании р -областей одновременно создают й -области коллектора е-р-и-транзисторов и О -резисторов. Затем создаются области коллекторного и базового контакта и метал 6236 2 лизирование межсоединения. Однако. известный способ создания инжекционных приборов и ИС имеет значительнуюневоспроизводимость параметров уси 5 ливающего в- р-Й -транзистора из-заколебаний удельного сопротивленияи толщины эпитаксиального слоя иконцентраций в слаболегированныхр - и о -слоях, Кроме того, этотспособ обнаруживает низкое качествоизоляции шины питания, соединяющейвсе инжектора схемы, и и-эпитаксиального слоя (земли) из-за утечек переходов в п-р-Г 1-транзисторе, возникаю 15 щих вследствие дефектности структурыв инжекторных областях, образующейсяиз-эа многократных имплантаций илидиффузий примесей ( р , и , р ) вэту область,.Оба эти фактора сильно20 снижают процент выхода годных.Цель изобретения - увеличениевыхода годных интегральных схем.Поставленная цель достигаетсятем, что в способе изготовления ин 25 жекционных интегральных схем, включающем эпитаксиальное наращиваниекремниевого монокристаллическогослоя и -типа проводимости на подложкуй-типа проводимости, формированиес помощью маскирования и внедренияпримесей областей р -активной и р -пассивной баз, одновременное формирование и -областей коллектораи-р-в -тразистора и п -резисторов,создание и -эмиттерного, р -инжектор+ного, базового и Ь -коллекторныхконтактов и П -контактов к й -резисторам и металлизированных межсоединений, одновременное формированиеИ -области коллекторов и-р-о -тран 40зисторов и и -резисторов проводятлокально после создания р-областейпассивной базы, а подлегированиепф-контактов к коллекторам, эмиттеруи резисторам осуществляют с помощью45маскирования н"-резисторов и р -+контактов резистивной маской,На фиг, 1-4 изображена схема, поясняющая предлагаемый способ.Способ осуществляют следующимобразом.На кремниевой монокристаллическойподложке и+-типа проводимости 1 илина р -подложке со скрытым слоем л -типа проводимости методом эпитаксии55,наращивают монокристаллический слойй -типа проводимости 2,Затем методом имплантации или диф,фузии сквозь диэлектрическую илии ную маску создают сначала пф -области эмиттерного контакта 3 и эмиттерных охранных колец,4, а затем в об;ф. ластях базы 5, инжектора 6 и резистора 7 формируют л -слой (см. Фиг. 1).Далее методом имплантации или диффузии, используя диэлектрическую, резистивную или комбинированную маску, формируют р -пассивную базу 8,-инжектор 9 и р -охранные кольца к резисторам, 10 (см, фиг. 2). После этого в маске, закрывающей поверхность элементов, одновременно лито- графически создают контактные окна к коллекторным и базовым областям и резисторные окна, в которые методом имплантации или диффузии вводят примесь О -типа проводимости низкой концентрации и формируют л -области ,коллекторов 11 и л -резисторов 12. ,Затем литографически создают резистив ную маску 13 над л -резисторами и рф-контактными областями к базе и инжектору (см. Фиг. 3).После чего вводят методом имплантации примесь О -типа проводимости высокой концентрации в области коллекторных контактов 14, л" -эмиттерного контакта 15 и и -контактов 16 к резисторам, После чего наносят металл и Формируют металлизированные межсоединения 17 (см. Фиг. 4).Пример создания инжекционных ИС: на подложке в-типа проводимости, например КЗС 0,01, эпитаксиально при 1200 С выращивают слой и -типа проводимости, например КЭф 1,5, толщиной2,0 мкм.На поверхности и -эпитаксиального слоя создают слой диэлектрика. например термического окисла, при 1000 С толщиной 0,3 мкм, в котором методом фотолитографии формируют окна под В -эмиттерный контакт и и -эмиттерные охранные кольца, куда проводят имплантацию примеси, например, Фосфора при энергии 30 кэВ дозой 300 мкк/см, Затем после разгонки этого слоя в окисляющей среде при 1000 С выращивают на его поверхности термический окисел толщиной 0,2 мкм и проводят Фотолитографию под р -области, В них внедряют примесь р -типа проводимости, например бор, при энергии 50 кэВ дозой 2 мкк/см 2, Затем проводят окисляющую разгонку при 1150 С в течение 40 мин, в результате чего создают-слой глубиной 0,9+0,1 мкм и выращивают над его поверхностью термический окисел толщиной 0,15 мкм, В нем методом фотолитографии формируют окна под р-области, используя комбинированную маскуиз термического окисла и фоторезистора, в них методом имплантации внед.ряют примесь-типа проводимости,например бор, при энергии 40 кэВдозой 500 мкк/см, После плазмохими ческого удаления фоторезистора иокисляющей разгонки р"-слоя при1000 С в течение 50 мин образуют-слой глубиной 0,6+0,1 мкм и термический окисел толщиной 0,3 мкм.15 В нем с помощью фотолитограФии одновременно вскрывают контактные окнак коллекторным и базовым областями резисторные окна, В них проводятвнедрение примеси О -типа проводимости, например фосфора, методом имплантации лри энергии 80 кэВ дозой3,5 мкк/см. При попадании низкойконцентрации фосфора в сильнолегиро.ванные р"-области контактов к базе 25 и инжектору поверхностная концентрация бора в них практически не изменя.ется и качество омического контактас металлом не ухудшается.После внедрения примеси л -типапроводимости в контактные и резисторные окна проводят отжиг в инертнойсреде, например азоте, для восстанов.ления и разгонки при 1000 С в течение 20-50 мин до глубины, определяющей получение заданных значений коэффициента .усиления и величины пробивных напряжений коллектор-эмиттерного перехода л-р- -транзистора. Например, для Ок В 4,5 В и /325разгонку следует проводить в течение40+5 мин, при этом глубина й -слоясоставляет 0,35+0,05 мкм. Затем наповерхность пластины наносят маскуиз Фоторезиста например РН, толщиной 0,9 мкм, в которой с помощью 45фотолитографии создают окна под коллекторный и эмиттерный контакт и;контакты к резисторам, Травление диэлектрика на этой фотолитографии не1 Ъпроводят, так как оно было выполнено 50 на предыдущей фотолитографии, В образованные в резистивной маске отверстия проводят имплантацию примесий -типа, например фосфора, при энергии 30 кэВ дозой 300 мкк/см, После 55 удаления фоторезистивной маски плаз. -мохимическим способом осуществляютвосстанавливающий примесь отжиг винертной среде, например азоте,.при98623 б Фиг.О 900 С в течение 15 мин, при этом по" лучают м -слой глубиной 0,2+0,05 мкм Затем напыпяют. металл, например алю" миний, с добавкой кремния (2,5%) и с помоЩью фотолитографии формируют металлизированные межсоединения,Данный способ обеспечивает увеличение процента годных приборов и ИС за счет увеличения воспроизводимости параметров п-р-п-транзисторов, так как формирование О -коллектора проводится на конечном этапе создания активной структуры и возможно управле ние величиной пробивного напряжения Оэ и коэффициента усиления с помощью изменения отжига после имплантации и -слоя. При известном способе время разгонки п -слоя задается постоянным, а величина пробивного напряжения измеряется лишь после ряда последующих операций, поэтому управление величиной 0 затруднено, а в случае заниженной толщины активной базы илиэпитаксиального слоя невозможно,Улучшается качество переходов рПтранзистора и снижается количествокристаллов, имеющих утечку изоляциимежду шиной питания и п -эпитаксиальным слоем, которое происходит засчет улучшения качества структурыв-областях при устранении из нихЬ -легирования,Кроме того, способ снижает трудоемкость изготовления кристаллов засчет упрощения процесса фотолитографии под й -коллекторный контакт, ко"торая проводится без травления диэлектрика, и увеличивает выход годных за счет самосовмещения П и О+ -областей,986236 Фий ктор С,Титова Техред А.А 5 Патент иа Заказ 56/7ВНИИПИпо д113035,Тираж 644сударственноглам изобретеносква, Жорректор Е.Рошко Подписное комитета СССР и открытий