Способ изготовления взаимодополняющих мдп-приборов

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЗАИМОДОПОЛНЯЮЩИХ МДП ПРИБОРОВ, включающий окисление полупроводниковой пластины первого типа проводимости , вскрытие в окисле окон под область кармана и проведение в эту область легирования полупроводника примесью второго типа проводимости , снятие окисла, окисление полупроводника и нанесение на него слоя нитрида кремния, вскрытие в нем областей под охранение зоны сна:чала одного типа проводимости и легирование через них поверхности полупроводника соответствующей примесью, а затем вскрытие областей под ох- ; ранные зоны другого типа проводимости с соответствующим дегированием , выращивание в областях, свободных от нитрида кремния, окисла, удаление нитрида кремния и лежащего под ним окисла, выращивание на открывшейся поверхности тонкого подзатворного диэлектрика, нанесение слоя материала затворов, формирование рисунка разводки в слое материала затворов , создание ионным легированием областей стоков - истоков МДП приборов , нанесение слоя диэлектрика и вскрытие в нем контактных окон к областям стоков, истоков и затворов МДП приборов, нанесение слоя материала разводки и ее формирование , отличающийся тем, что, с целью увеличения процента выхода годных приборов и упрощения технологического процесса путем снижения числа фотолитографических операций, после нанесения слоя материала, затворов вскрьгоают в нем окна для областей стоков - исто (Л ков МДП приборов одного типа провос: димости с одновременном формированием затворов в области каналов этих приборов, проводят ионное легирование областей полупроводника в этих окнах соответствующей примесью , затем проводят вторую литографию по слою материала затвооо со а ра, завершая формирование в нем рисунка и не снимая резиста, проводят ионное легирование областей стоковсо истоков МДП приборов другого типа , проводимости соответствующей примесью , после чего наносят слой диэлектрика , вскрывают в нем окна под контакты к областям стоков, истоков и затворов, наносят слой металла и проводят его фотолитографию.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ .

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„1023969 А

4(51) Н 01 1. 21/82

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3343714/18-25 (22) 06.10,81 (46) 07.06.85, Бюл. 9 21 (72) А,В. Зеленцов, А.Л. Панкратов, Е.С. Сельков и В.B . Трушин (53) 621.382 (088.8) (56) 1, Патент США 9 3461361, кл. 317-235, опублик. 1969.

2, Патент США Ф 4110899, кл, 29-571, опублик. 1978.(прототип). (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЗАИМОДОПОЛНЯЮ1ЦИХ МДП ПРИБОРОВ, включающий окисление полупроводниковой пластины первого типа проводимости, вскрытие в окисле окон под область кармана и проведение в эту область легирования полупроводника примесью второго типа проводимости, снятие окисла. окисление полупроводника и нанесение на него слоя нитрида кремния, вскрытие в нем областей под охранение зоны сначала одного типа проводимости и легирование через них поверхности полупроводника соответствующей примесью, Р а затем вскрытие областей под ох-: ранные зоны другого типа проводимости с соответствующим легированием, выращивание в областях, свободных от нитрида кремния; окисла, удаление нитрида кремния и лежащего под ним окисла, выращивание на открывшейся поверхности тонкого подзатворного диэлектрика, нанесение слоя материала затворов, формирование рисунка разводки в слое материала затворов, создание ионным легированием областей стоков — истоков МДП приборов, нанесение слоя диэлектрика и вскрытие в нем контактных окон к областям стоков, истоков и затворов МДП приборов, нанесение слоя материала разводки и ее формирование, отличающийся тем, что, с целью увеличения процента выхода годных приборов и упрощения технологического процесса путем снижения числа фотолитографических операций, после нанесения слоя материала затворов вскрывают в нем окна для областей стоков — истоков МДП приборов одного типа прово-. димости с одновременным формированием затворов в области каналов этих приборов, проводят ионное легирование областей полупроводника в этих окнах соответствующей примесью, затем проводят вторую литографию по слою материала затвора завершая формирование в нем рисунка н не снимая резиста, проводят ионное легирование областей стоковистоков МДП приборов другого типа, проводимости соответствующей примесью, после чего наносят слой диэлектрика, вскрывают в нем окна под контакты к областям стоков, истоков и затворов, наносят слой металла и проводят его фотолитографию.! 1023

Изобретение относится к интегральной микроэлектронике и может быть использовано при разработке и прог изводстве микросхем цифрового, линейного и аналогового применения.

Известен способ изготовления взаимодополняющих МДП приборов, содержащий следующую последовательность технологических операций: создание на поверхности полупроводни- 10 ковой пластины одного типа проводимости, областей "карман", создание областей сток-истоков ИДП транзисторов, первого типа проводимости и охранных областей для другого типа проводимости, создание областей стокистоков МДП транзисторов другого типа проводимости и охранных областей для транзисторов первого типа прово. димости, создание тонкого подзат- щ ворного окисла в областях каналов

ИДП транзисторов, создание контактных окон к областям стоков, истоков и охраны и создание металлической разводки, выполняющей роль как д невыпрямляющих контактов к областям полупроводника, так и затворов. Недостатками такого способа изготовления взаимодополняющих МДП приборов является невозможность создания микросхем с высокой плотностью упаковки и ЬЩП транзисторов с само совмещенным затвором (1 3.

Наиболее близким техническим .ре- . шением принятым за прототип, являЭ

35 ется способ изготовления взаимодополняющих МДП приборов, включающий окисление полупроводниковой пластины первого типа проводимости, вскрытие в окисле окон под область 40 кармана и проведение в эту область легирования полупроводника примесью второго типа проводимости, снятие окисла, окисление полупроводника и нанесение на него слоя нитрида кремния, вскрытие в нем областей под охранные зоны сначала одного типа проводимости и легирование через них поверхности полупроводника соответствующей примесью а затем 50 вскрытие областей под охранные эоны другого типа .проводимости с соответствующим легированием, выращивание в областях, свободных от нитрида кремния, окисла, удале- 55 ние нитрида кремния и лежащего под ним окисла, выращивание на открывшейся поверхности тонкого подзат969 ворного диэлектрика, нанесение слоя материала затворов, . формирования рисунка разводки в слое материала затворов, создание ионным легированием областей стоков и истоков ИДП приборов, нанесение слоя диэлектрика и вскрытие в нем контактных окон к областям стоков, истоков и затворов МДП приборов, нанесение слоя материала разводки и ее формирование 2 g.

Недостатком данного способа изготовления взаимодополняющих МДП приборов является сложность технологического маршрута, содержащего болшее число операций литографии, что приводит к уменьшению процента выхода годных микросхем.

Целью изобретения является увеличение процента. выхода годных приборов и упрощение технологического маршрута путем снижения числа фотолитографических операций.

Цель достигается тем, что в способе создания взаимодополняющих

МДП приборов, включающем окисление полупроводниковой пластины первого типа проводимости, вскрытие в окисле окон под область кармана и проведение в эту область легирования по" лупроводника примесью второго типа проводимости, снятие окисла, окисление полупроводника и нанесение на него слоя нитрида кремния, вскрытие в нем областей под охранные зоны сначала одного типа проводимости и легирование через них поверхности полупроводника соответствующей примесью, а затем вскрытие областей под охранные зоны другого типа проводимости с соответствующим легированием, выращивание в областях, свободных от нитрида кремния, окисла, удаление . .нитрида кремния и лежащего пбд ним окисла, выращивание на открывшейся поверхности тонкого подзатворного диэлектрика, нанесение слоя материала затворов, формирование рисунка разводки в слое материала затворов, создание ионным легированием областей стоков и истоков МДП приборов, нанесение слоя диэлектрика и вскрытие в нем контактных окон к областям стоков, истоков и затворов ИДП приборов-, нанесение слоя материала разводки и

1023969

3 ее формирования, после нанесения слоя материала затворов, вскрывают в нем окна для областей стоков-истоков МДП приборов одного типа проводимости с одновременным формирова- 5 кием затворов в области каналов

/ этих приборов, проводят ионное легирование областей полупроводника в этих окнах соответствующей примесью, затем проводят вторую литографию по слою материала затвора, завершая формирование в нем рисунка, и, не снимая фоторезиста, проводят ионное легирование областей стоков-истоков

МДП приборов другого типа проводи- 15 мости соответствующей примесью, пос ле чего наносят слой диэлектрика, вскрывают в нем окна под контакты к областям стоков, истоков и затворов, наносят слой металла и прово- 20 дят его литографию.

На фнг. 1-7 схематически представлены разрезы получаемой структуры взаимодополняющих МДП.приборов.

На фиг. 1 показана операция окисления кремния и нанесение фоторезиста, где 1 — кремниевая пластина, 2 — слой окиси кремния, 3 — слой фоторезиста, 4 — карман в кремниевой подложке. 30

На фиг. 2 показана операция фотолитографии и формирование охранной области n+ типа, где 5 — тонкий слой окисла, 6 — слой нитрида кремния, .7 — маска фоторезиста, 8 — охранная область n+ типа.

На фиг. 3 показана операция третьей фотолитографии,.где 9 — охранные области р+ типа, 10 — маска фоторезиста., 40

На фиг. 4 показано формирование изопланарного окисла, где ll — изо. планарный окисел кремния, 12 — тонкий окисел кремния, 13 — слой поликремния или силицида металлов, 14 — 4s слой фоторезиста.

На фиг. 5 показана кремниевая пластина с проведенной 5-ой фотолитографией, где )5 — области стоков— истоков n — канальных транзисторов, S0

16"- слой фоторезиста, 17 — области стока — истока р — канальных тран- . зисторов

На фиг. 6 -показана сформированная структура, покрытая слоем ФСС, где 55

18 — слой ФСС, 19 — контактные окна к областям стоков — истоков транзисторов и затворов.

На фиг. ? показана сформированная структура с нанесенной металлизацией, где 20 ; разводка;

Пример изготовления взаимодополняющих МДП приборов.

На пластине кремния l (см.фиг.l) электронного типа проводимости с ориентацией (100 ) и сопротивле-.. нием 4,5 Ом проводится окисление в сухом кислороде для получения маскирующей пленки Si0 2(см.фиг.1) толщиной 0,22 мкм. Проводится первая фотолитография, проводится танкое легирование кармана 4 сквозь окисел 2 через маску фоторезиста 3 ионами бора с энергией 100 кэВ и дозой 0,5 мк Кл, удаляется фоторезист 3, а разгонка примеси в подложке ведется в атмосфере сухого кислорода.при температуре 1200 С в течение 6 ч до полученич глубины залегания р-и перехода карманподложка 6,5 мкм и поверхностей концентрации 1,5 ° 10" cM . После этого производится удаление окисла 2 и выращивается заново тонкий окисел 5 (см.фиг.2) толщиной 0,06 мкм, на который осаждается слой Si N 6

3 Ф толщиной 0,1 мкм..Вторая фотолитография (см.фиг.2) формирует охранные области n+ типа проводимости для р — канальных транзисторов и производится травление слоя Si N .

Ионное легирование охранных облас тей 8 проводится через маску фоторезиста 7 ионами фосфора с энергией 100 кэВ и дозой 20 мкКл. После химобработки и отжига проводится третья фотолитография (см,фиг.3) с травлением слоя Si„N 6 для формирования охранных областей p+ типа проводимости 9 для и-канальных транзисторов, Ионное легирование проводится через маску фоторезиста 10 а кремний ионами бора с энергией 100 кэВ и дозой 20 мкКл. Формируется изо-. планарный окисел 1Г (см. фиг 4 ) толщиной 1,2 мкм окислением в парах воды при температуре 900 С и давлении паров воды 10 атм, что позволяет получить концентрацию в охранных областях 8,9 около, 1О" см при глубине залегания ри переходов не более 1 — 1,2 мкм.

После удаления Si N, тонкого окисла 5 и фотореэиста проводится повторное тонкое окисление до тол1023969 щины 0,08 мкм 12 и проводится осаждение поликремния или силицидов тугоплавких металлов, таких как Мо, И 13,Четвертая фотолитография (см. фиг.4) формирует Разводку и затворы 5 только для и-канальных транзисторов над областью кармана 4, а области над подложкой и -типа полностью закрыты фоторезистом 14 и материа,лом затвора 13. Ионное легирование областей стоков-истоков 15 п -канальных транзисторов ведется ионами фосфора дозой 1000 мкКл с энергией

75 кэВ. Пятая фотолитография (см.. фиг.5 ) аналогична четвертой, но проводится для формирования р-канальных транзисторов. Все области карманов 4 при этом закрыты фоторе" зистом 16. Ионное легирование областей стока-истока 17 р-канальных тран-2О зисторов проводится бором энергией

50 кэВ и дозой 800 мкКл.

Сформированная структура покрывается слоем фосфорно-силикатного 25 стекла (ФСС ) 18 (cM, фиг.6 ) толщи- . .ной 0,5 мкм с содержанием фосфора

0,5 — 1X. Для формирования структуры и стабилизации свойств стекла

6 проводится отжиг при температуре

800 С в атмосфере кислорода в тече. ние 1 ч.

Шестая фотолитография формирует контактные окна 19 к областям стоковистоков 15,17 транзисторов и первому уровню разводки 13. После нанесения второго уровня металлизаций (AE.толщиной 1,2 мкм) формируют (см. фиг,7) разводку .20.

Таким образом, изготовление взаимодополняющих МДП приборов настоящим способом позволяет уменьшить на одну число литографических операций по сравнению со способом, изложенным в прототипе. С учетом того, что каждая литографическая операция, проводимая после выращивания подзатворного диэлектрика, вносит дефекты, приводящие к выходу иэ строя МДП приборы, и, считая вероятность .выхода из строя приборов от любой из этих литографий равной, можно оценить увеличение .процента выхода:годных приборов, изготовленных предлагае-. мым способом, как отношение числа литографий в прототипе, равного 5, к числу литографий в изобретении, равному 4, и равен 20 — 257.

Фиг.2

-1023969

Фие. 5

Фие.9

gl Фиг 7

Редактор О. Юркова Техред Ж.Кастелевич . Корректор Е. Сирохман

Заказ 4465/1 Тираж 679 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,. Ж-35, Раулская наб., ц,4/5

Филиал ППП "Патент" г. Ужгород, ул. Проектная, 4.