Способ изготовления мдп-транзисторов интегральных микросхем

 

Изобретение относится к микроэлектронике и может бьгть использовано лри создании больших интегральных схем (БИС) и МДП-транзиаорах с поликре««1иевым затвором. Цель изобретения - ловышен е степени интеграции и быародейавия приборов путем уменьшения длины канала транзистора . Управление длиной канала осуществляется путем использования поликремниевого затвора в качеаве твердого иаочника примеси в лодложку. а также форм(фования узкого зазора между иаочнихом лримеси и подложкой путем подтравления лодзатворного диэлектрика лод маску, расположенную на лоликремнии. В способе изготовления МДП-транзиаоров создают на кремниевой подложке 1 защитный спой окисла кремния над пассивными облааями, после этого формируют лодзатворный диэлектрм, наносят слой лоликремния и проводят его фимесное легирование до уровня концентрации примеси с концентрацией на границе с лодзатворным диэлектриком, не менее чем на два порядка превышающего уровень концентрации лримеси. легирукхДей подложку в лодзатворной области Затем проводят лодтравливание лодзатворного диэлектрика и осуществляют термообработку в нейтральной среде с лоследующим формированием слоя изолирующего окисла. Формируют низкоомные облааи истока и аока создают межслойную изоляцию, вскрывают контакты и создают токопроводящую разводку. 1 здф-лы. 8 ил VVX/X хххх М Фиг. I Ы Ы ы чо tsd VO

(в) Я (и) 1322929 А1 (51) 5 H01L21 82

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) чЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3963778/25 (22) 14.10.85 (48) 15.11.93 Бнм. Ne 41-42 (72) Глущенко В.Н. Красножон АИ. Смирнов ЛК (S4) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МДП-ТРАНЗИСТОРОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ (57) Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при создании больших интегральных схем (БИС) и МДП-транзисторах с попикремниевым затвором Цепь изобретения— повышение степени интеграции и быстродействия приборов путем уменьшения длины канала транзистора. Управление длиной канала осуществляется путем использования попикремниевого затвора в качестве твердого источника примеси в подложку, а также формирования "узкого" зазора между источником примеси и подложкой путем подтравления подзатворного диэлектрика под маску, расположенную на поликремнии. В способе изготовления

МДП-транзисторов создают на кремниевой подложке 1 защитный слой окисла кремния над пассивными областями, после этого формируют подэатворный диэлектрик наносят слой поликремния и проводят его примесное легирование до уровня концентрации примеси с концентрацией на границе с подзатворным диэлектриком. не менее чем на два порядка превышающего уровень концентрации примеси, пегируюйей подложку в подзатворной области Затем проводят подтравливание подэатворного диэлектрика и осуществляют термообработку в ней ральной среде с последующим формированием слоя изолирующего окисла. Формируют низкоомные области истока и стока, создают межслойную изоляцию, вскрьеают контакты и создают токопроводящую разводку. 1 зл.ф-пы, 8 ил.

1322929

Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при создании больи)их интегральных схем на

МДП транзисторах с поликремниевым затвором.

Цель изобретения -- повышение степени интеграции и быстродействия схем путем уменьшения длины канала транзистора.

Укаэанные е способе условия обеспечения необходимого уровня концентрации примеси на границе затвора и подэатворного диэлектрика обеспечивают создание на последующих операциях слаболегированных областей способствующих уменьшению длины канала МДП-транзистора и, cëÐäÎÂÿ Ðëü!40, повышению его быстродействия

Последующая высокотемпературная обработка полученной структуры в нейтрдльной среде, например при 800-1100 С в дзоте. приводит r. тому. чт() примесь, испаряясь иэ поликремния кдк твердого источника ле)ирует расположенный под ним открытый участок монокремниееой подложки, образуя слаболегироеанные области стока и истока, с максимумом профиля легироеания, находящимся под затвором. При этом летироеание слоя поликремния до распределения примеси с концентрацией на границе с подэатеорным диэлектриком, не менее чем на деа порядка превышающей концентрацию примеси. легирующей подложку е подэатворной области {обычно

Б 10 1/см и 5 10 " 1/см соответствен)4о), обеспечивает ео-первых стабиль)4ый перенос л (ирующей примеси через "газовый" зазор толщиной, равной толщине подзатеорного диэлектрика (обычно 0.02-0 1 мкм), а ео-вторых в подзатворной области подложки загонку примеси концентрацией на поверхности 10см с

17 3 последующим формированием при высокотемпературных обработках слаболегированных областей глубиной 0,1-0,2 мкм и концентрацией легирующей примеси порядка 10,. 10 1/см .

Термообработка е окислительной среде приводит к образованию под затвором окисла кремния, заполняющего зазор. Одновременно формируют окисел на областях стока и истока, а также на поликремниевом затворе, причем окисел. формируемый на торце затеорд. распространяясь е глубь тела затеорд еп хоть до места выхода слаболе(ир()вача(ых пблдстеи под затвор, уме)4t 1(leap) (1(г) .крытие эдтв(зром области ст()хд («. (()KQI (с(1(l(RpT(;(Bp уменьшает

1 l ((Il (((1v т() (;п(з(.()()стеует уве5

55 личению быстродействия МДП-транзисторов.

Кроме того, окисление острого нижнего края затвора находящегося над зазором, увеличивает радиус кривизны края, что уменьшает напряженность краевого электрического поля и приводит к увеличение пробивного напряжения сток-затвор.

Легирование слоя поликремния проводят с целью придания ему высоких токопроводящих свойств, при этом профилю легирования на глубине затвора не придают особого значения.

Подтравливание окисла кремния под маску используют для создания узкого "газового" зазора между источником легирующей примеси, в частности поликремниевым затвором, легированным фосфором. и кремниевой подложкой, Формирование изолирующего окисла, например термическим окислением. необходимо для ограничения переноса примеси через газовый промежуток путем заполнения его окислом после установления необходимой степени легирования поверхности, также закрываемой этим окислом. Кроме того, окисление нижнего острого края затвора, скругляя его. уменьшает как его перекрытие с областью стока, так и краевое электрическое поле. 8 результате одновременно уменьшается емкость "затвор-сток" и увеличивается пробивное напряжение между указанными областями.

На фиг. 1-8 приведена последовательность операций изготовления МДП-транзисторов, На фиг. 1 показана структура, полученная после создания на поверхности монокристаллической кремниевой подложки 1. например р-типе проводимости, защитного слоя 2 окисла кремния, слоя 3 нитрида кремния, формирования маски 4 из фоторезиста, ионного легирования с целью образования полевых областей 5, например р+-типа: на фиг. 2 — структура, полученная после удаления фоторезистивной маски 4, удаления слоя 2 окисла кремния с полевых областей 5 и формирования толстого слоя 6 окисла кремния на полевых областях 5: на фиг, 3-структура, полученная после удаления нитридното слоя 3, слоя 2 окисла кремния, формирования слоя 7 тонкого подзатворного окисла кремния. нанесения слоя 6 поликремния, формирования поликремниевото затвора 8 и создания ионолегироеанных областей 9 истока и стока; на фиг. 4 - структура, полученная после окисления ее поверхности с образованием слоя 10 окисла кремния: )4д фиг. 5 — структура, получ(иная после г дзгон)(и имплантирг)еднной прнме1322929 си, удаления слоя 10 окисла кремния с обла- окисление "белой полосы". parr nëîæeííîA стей 9 истока и стока с подтравливанием ее по периферии активных областен. под краевым участком поликремниевого эа- Затем проводят ионное легироеание ботвора 8 с образованием навеса 11 над крае- ром с энергией 60 кэВ и дозой 0,01 лкКл/см выми участками областей 9 и 5 для компенсации перераспределения при термообработки, в результате которой про- меси при проведенных окислениях. После исходит дополнительная разгонка примеси этого снимают промежуточный ок имел е був открытых участках областей 9 с образова- ферном травителе и выращивают подзатнием низколегированных участков 13: на ворныйслой7окисла кремния толщиной 95 фиг. 6 — структура, полученная после окис- 10 нм в среде кислорода с добавлением хлориления поверхности с образованием защит- стого водорода с подъемом температуры от ного слоя в окисле кремния и нанесения 850 до 1000 С в начале процесса и сниженислоя 14 пиролитического окисла кремния; ем до 850 С в конце процесса окисления. ма фиг. 7 — структура, полученная после Затем наносят слой поликремния толвскрытия контактных окон 15 в слое 14 пи- 15 щиной 0,5 мкм и проводят его примесное ролитического окисла кремния и нанесения легирование фосфором из оксихлорида фоспассивирующего слоя 16 фосфоросиликат- фора при 900 С до значения поеерхностноного стекла (ФСС). В результате диффузии го сопротивления 15 — 20 Ом/ е течение фосфора иэ ФСС образуются трехступенча- 25-40 мин, что обеспечивает уровень кон+ тые области 9 имеющие участки n -twna, n- 20 центрации примеси на границе с подзатвортипа и и-типа. на фиг. 8 — структура, ным диэлектриком не менее 5 . 10 1/см, полученная после вскрытия окон 17 в двух- но не более предела растворимости примеслойном покрытии окисла кремния 14 ФСС си 1 10 см, что более, чем на дел порядка

16, нанесения контактного металла 18 и выше содержания примеси в подложке формования контактов к р-областям 9, 25 (- 10 1/смз), Фотолитографическим споПример 1. Кремниевую монокристал- собом формируют поликремниевые затворы 8. лическую подложку 1 р-типа проводимости После травления поликремния е хромоКДВ 12 Ом см ориентации (100) окисляют вом траеителе через слой подзатеорного дио при 1000 С в среде кислорода с добавлени- электрика проводят совместное ионное ем хлористого водорода до толщины пред- 30 легироеание областей 9 истока и стока и верительного окисла кремния 2 — 60 нм, затворов мышьяком с энергией 130 кзР и методом пиролизадихлорсилана в аммиаке дозой 1000 мкКл/см и фосфором с знерпри давлении 100 Па и температуре 800 С гией 100 кэВ и дозой 7 мкКл/cM . Затем наносят на слой 2 слой 3 нитрида кремния проводят разгонку имплантироеанной притолщиной 100 нм. 35 меси в кислороде с добавлением водяного

Неактивныхобластяхформируютфото- пара с подьемом температуры от 850 до реэистивную маску 4 и ведут плазмохимиче- 950"С при продолжительности процесса 50 ское травление слоя 3 нитрида кремния, Не мин при максимальной температуре с поснимая фоторезистивную маску 4. ведут следующим медленным снижением темпеионное легирование полевых областей бо- 40 ратуры до 850 С. Одновременно окигляют ром с энергией 100 кэВ и дозой 1,5 торцы затвора. В буферном траеигеле удаг

MKKh/cM . Полученный слой5будетпрепят- ляют полученный слой 10 окисла кремния ствоватьобраэованиюпараэитных каналов. вместе со слоем 7 подэатворного окисла с

После травления слоя 2 окисла кремния. активных областей и одновременно проеоснятия фоторезиста и химической обработ- 45 дят подтравлиеание окисла под затвор. Веки пластины подвергают окислению при личина навеса 11 поликремния обычно температуре 950 С в среде водяного пара 0,2-0.5 мкм. при повышении давления до получения по- Затем проводят термообработку е нейлевого (защитного) слоя 6 окисла толщиной тральной среде. например в азо1е. при тем1 мкм. При этом слой 3 нитрида кремния 50 пературе 950 С в течение 5 20 мин с является маской. препятствующей окисле- последующей заменой среды на кислород и нию активных областей. времени разгонки примеси 30 мин г вдноПосле окисления снимают с активных временным формированием neperirii подобластей слои 3 и 2 травлением в буферном слоя межслойной изоляции в еидг слпч 12 травителе и ортофосфорной кислоте и выра- 55 окисла на поликремниевых затеог. х. При щивают промежуточный слой окисла (на этом в процессе термообрабо ки е ей1фиг. ме покаэамо) толщиной 75 км при ральной среде происходит перлн< г: пгиме1000 С в среде кислорода с добавлением си через газовый промажу ох г„ асти хлористого водорода. При этом происходит подтравэ из нижней части поликр . . .во о

1322929 затвора в подложку с образованием слаболегированных и-областей t 3, между которыми и получают канал МДП-транзистора.

Последующее окисление ограничивает сверху уровень концентрации примеси в иобластях 13. Растягивая область околосто- кового электрического поля и уменьшая тем самым его максимальную величину, эта слаболегированная область ослабляет эффекты короткого канала, т,е. уменьшает генерацию горячих носителей и повышает пробивное напряжение перехода, Дальнейшее формирование областей стока и истока проводят е процессе создания межслойной изоляции после пиролитического нанесения слоя 14 окиси кремния толщиной 0,5 мкм, вскрытия в нем контактных окон 15, нанесения слоя 16 ФСС толщиной 0,9 мкм и оплавления ФСС в контактных окнах 15 при температуре 1000 С в течение

20 мин. После этого вскрывают контактные окна 17 в слое 1б ФСС к активным областям и проводят оплавление контактов при температуре 950 С в течение 20 мин.

Затем во вскрытые контактные окна 17 проводят диффузию при 900 С в течение 10 мин для обеспечения омического контакта с металлизацией 18, которую формируют на основе напыленного слоя сплава алюминия и кремния (1 ) толщиной 1,2 мкм, После этого во вскрытые контактные окна 17 проводят диффузию фосфора при

900"С в течение 10 мин для обеспечения омического контакта с металлизацией 18, которую формируют на основе напыленного слоя сплава алюмини., и кремния (1 ) толщиной 1,2 мкм, При этом после всех процессов загонки примесей и-типа глубина р-и-перехода в контактах достигает 1,3-2 мкм, что достаточно для предотвращения прожигания метаплизацией 18 в процесса ее вжигания при температуре 475ОС в увлажненном азоте е течение 25 мин.

Пример 2. Более предпочтительно проводить создание низкоомных областей 9 истока и стока путем их легирования после сформирования слаболегированных и-областей 13 изолирующего окисла и вскрытия активных областей. Для этого на кремниевой подложке 1 после проведения всех операций, предшествующих травлению слоя поликремния, и формирования затворов 8 снимают подзатворный слой 7 окисла с активных областей в буферном травителе H одновременно проводят подтравливание слоя окисла кремния под затвор на 0,2 — 0,5 мкм. Hçïðèìåð 0,35 мкм.

3 1ем проводят термообработку в азоте при температуре 900-950"С. например

900 (, в ге«ение 5 20 мин с последующей

55 заменой среды на кислород с добавлением водяного пара и временем окисления 50 — 65 мин.

Сформированные слаболегированные и-области 13 имеют максимум легирования, расположенный под затвором в области 11 подтравливания. При интенсивном окислении торца поликремниевого затвора 8 во влажном кислороде его граница перемещается к месту выхода и-области 13 под затвор, уменьшая тем самым перекрытие затворсток.

Длина и-областей увеличивается на толщину выращенного окисла обычно порядка

0,3 — 0,5 мкм. а вместе с приемом окисления зазора это дает возможность изменять длину и-области 13 s пределах 0,5 — 0,7 мкм, что позволяет существенным образом ослабить эффект короткого канала. После сформирования защитного слоя 12 окисла проводят вскрытие активных областей и легирование их фосфором с энергией 40 кэВ и дозой 500 мкКл/см . Раэгонку примеси и смыкание с областями и-проводят при 950 С в кислороде с добавлением водяного пара в течение

50 мин, Затем вскрывают контактные окна

15 к областям истока и стока, наносят пиролитический слой 16 ФСС толщиной 0,9 мкм.

Оплавляют его при температуре 1000 С в кислороде в течение 20 мин. вскрывают снова контактные окна 17, проводят оплавление контактов при температуре 950 С в течение 20 мин.

После этого во вскрытые окна приводят диффузию фосфора при 900 С в течение 10 мин для обеспечения омического контакта с металлизацией 18. формируемой на основе напыленного слоя сплава алюминия и кремния (1 $) толщиной 1,2 мкм. Вжигание проводят при температуре 475 С в увлажненном азоте в течение 25 мин.

Пример 3. Возможно формирование активных и-областей непосредственно на стадии оплавления ФСС в контактных окнах

15 изолирующего окисла, выращенного при термическом окислении затворов 13 и пиролитическом осаждении, Окончательное формирование и-областей истока и стока проводят на стадии оплавления контактов в ФСС и эагонки фосфора в контакты перед созданием металлиэации 18.

Применение предлагаемого способа позволяет получать структуры МДП-транзисторов. в которых можно сформировать каналы с длиной 1-2 мкм, обеспечивая тем самым существенное повышение быстродействия МДП-транзисторов. в результате общего уменьшения их размеров — увеличение степени интеграции БИС на их основе в

1,5-2 раза

1322929 (56) Патент США М 40743000, кл, Н 01

L 29/78. опублик. 1978.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МДПТРАНЗИСТОРОВ ИНТЕ ГPAJlbHhlX МИКРОСХЕМ, включающий создание на монокристаллической кремниевой подложке защитного слоя окисла кремния над пассивными областями прибора, формирование подэатворного диэлектрика, нанесение слоя поликремния и его примесное легирование для создания поликремниевых затворов, формирование низкоомных областей истока и стока. создание межслойной изоляции, вскрытие контактов и создание токопроводящей разводки, отли1 чающийся тем, что, с целью повышения степени интеграции и быстродействия. схем путем уменьшения длины канала транзистора, легирование слоя поликремАвторское свидетельство СССР 1119548 кл Н 01 1 21/82, 1981 ния осуществляют до уровня концентра ции примеси с концентрацией на границе с подзатворным диэлектриком. не менее чем на два порядка превышающей уровень концентрации примеси, легирующей под10 ложку в подэатворной области, после создания поликремниевого затвора проводят подтравливание подзатворного диэлектрика, осуществляют термообработку в нейтральной среде с последующим

15 формированием слоя изолирующего окисла.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что создание низкоомных областей стока и истока осуществляют после удаления слоя

20 изолирующего окисла над областями стока и истока, сформированного после термообработки в нейтральной среде.

1322929

/Ф б

Составитель Т, Скоморохова

Техред М.Моргентал Корректор А. Коэориз

Редактор

Заказ 3243

Проичводс венно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул. Гагарина, 101

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

14I

5

Способ изготовления мдп-транзисторов интегральных микросхем Способ изготовления мдп-транзисторов интегральных микросхем Способ изготовления мдп-транзисторов интегральных микросхем Способ изготовления мдп-транзисторов интегральных микросхем Способ изготовления мдп-транзисторов интегральных микросхем Способ изготовления мдп-транзисторов интегральных микросхем 

 

Похожие патенты:
Изобретение относится к микроэлектронике, используется для изготовления поликристаллических кремниевых затворов полевых транзисторов и межсоединений компонентов в больших интегральных схемах, а также в качестве эмиттеров биполярных транзисторов, резисторов и в качестве материала фотоприемников

Изобретение относится к микроэлектронике, более конкретно, к технологическим процессам изготовления МОП БИС с прецизионными поликремниевыми резисторами, и может быть использовано в аналоговых и аналого-цифровых интегральных схемах (ИС, БИС)

Изобретение относится к технологии микроэлектроники, а именно к способам изготовления МДП-транзисторов

Изобретение относится к технологии микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении МДП-ин тегральнык,схем

Изобретение относится к технологии микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении МОП-интегральных схем с поликремниевыми прецезионными резисторами

Изобретение относится к устройству формирования изображения, системе формирования изображения и способу изготовления устройства формирования изображения. Изобретение позволяет уменьшить изменение характеристик полевого транзистора с управляющим p-n-переходом. Устройство формирования изображения включает в себя множество пикселей, каждый из которых включает в себя полевой транзистор с управляющим p-n-переходом, выполненный на полупроводниковой подложке. Полевой транзистор с управляющим p-n-переходом включает в себя область затвора и область канала. Область затвора и область канала пересекают друг друга на виде сверху. 5 н. и 15 з.п. ф-лы, 10 ил.
Наверх