Способ изготовления структур мдп-интегральных схем

 

Изобретение относится к технологии микроэлектроники и может быть использовано при изготовления интегральных микросхем на МДП-транзисторах. Цель изобретения - увеличение выхода годных структур за счет предотвращения электрического пробоя слоев двуокиси кремния толщиной до 75 нм на рабочей стороне подложки при плазмохимическом травлении. На рабочей стороне кремниевой подложки формируют слои двуокиси кремния, фоторезиста, нитрида кремния и поликремния, перед плазмохимическим травлением этих слоев на обратной стороне подложки формируют слой двуокиси кремния в виде равномерно распределенных по площади участков толщиной не менее, чем на рабочей стороне подложки. Затем формируют области МПД-транзисторов и контакты к ним. Способ обеспечивает также более эффективное геттерирование примесей обратной стороной подложки, что позволяет повысить надежность МДП-интегральных схем при повышенной температуре.

Изобретение относится к технологии микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении интегральных микросхем на МДП-транзисторах. Целью изобретения является увеличение выхода годных структур за счет предотвращения электрического пробоя слоев двуокиси кремния толщиной до 75 нм на рабочей стороне подложки при плазмохимическом травлении. П р и м е р. Кремниевую монокристаллическую подложку КДБ 12 Ом˙см ориентации (100) окисляют в кислороде с добавкой хлористого водорода при 1000^оС до толщины слоя окисла кремния 42,5 нм. Разложением дихлорсилана в аммиаке при 750^оС и давлении 100 Па осаждают слой нитрида кремния толщиной 100 нм. Гравировкой по нитриду кремния в плазме хладона - 14 создают маску, через которую (совместно с фоторезистивной маской) ионным легированием бором при 100 кэВ и дозой 1,5 мкКл/см² формируют р⁺-слой, предотвращающий возникновение паразитных токов между структурами. Плазмохимическим травлением удаляют нитрид кремния с обратном стороны подложки. Травлением в буферном растворе фтористоводородной кислоты удаляют слой окисла кремния с пассивных областей, а также с обратной стороны подложки, удаляют фоторезистивную маску и после химобработки формируют на немаскированных нитридом участках подложки слой толстого окисла путем комбинированного окисления в парах воды с аргоном при 950^оС сначала 15 мин при давлении 1 атм, затем 24 мин при давлении 10 атм до толщины окисла 0,85 мкм. После снятия слоев нитрида и окисла кремния с активных областей в ортофосфорной кислоте и буферном травителе формируют слой диэлектрика запоминающего конденсатора путем термообработки при 1000^оС в кислороде с добавкой хлористого водорода до толщины окисла 42,5 нм. Затем осаждают слой поликремния толщиной 0,5 мкм. Поскольку поликремний частично осаждается на обратную сторон подложки, его удаляют путем плазмохимического травления в хладоне - 14 после закрытия лицевой стороны подложки слоем фоторезиста толщиной 1,5 мкм и задубливания его при температуре 150^оС. После этого наносят фоторезист на обратную сторону подложки и проводят формирование маски в виде сетки с шириной полос двухокиси кремния 3 мкм и окнами с расстоянием между ними 1-2,5 мм. Гравировку слоя окиси кремния проводят в буферном травителе, после чего снимают фоторезист с обеих сторон подложки в смеси серной кислоты и перекиси водорода. Легирование слоя поликремния и обратной стороны подложки проводят при 900^оС из оксихлорида фосфора в смеси азота с кислородом до значения поверхностного сопротивления 14-20 Ом/г. Затем снимают фосфоросиликатное стекло в буферном травителе и окисляют поликремний при 850^оС в кислороде до толщины окисла 200 нм. Гравировку поликремния и слоя окисла на нем проводят плазмохимическим травлением в хладоне - 14 через фоторезистивную маску, затем удаляют резист в плазме кислорода. После этого удаляют окисел с поликремниевых затворов, слой диэлектрика конденсатора с активных областей и слой тонкого окисла с обратной стороны подложки в буферном травителе. Формирование слоя подзатворного диэлектрика и изолирующего окисла между поликремниевыми слоями проводят в комбинированном режиме с подъемом температуры от 850 до 1000^оС в начале процесса и опусканием до 800^оС в конце, в кислороде, с добавлением увлажненного хлористого водорода до толщины окисла 42,5 нм. Затем проводят компенсацию перераспределения примеси при предыдущих окислениях путем ионного легирования бором с энергией 40 кэВ и дозой 0,01 мкКл/см² и после обработки в хлористом водороде наносят слой поликремния толщиной 0,5 мкм. Для удаления поликремния, осажденного на обратную сторону подложки, на лицевую сторону наносят слой фоторезиста, задубливают его и обрабатывают обратную сторону в плазме хладона - 14 до вскрытия слоя окисла кремния толщиной около 40 нм на обратной стороне подложки. После удаления слоя фоторезиста и химобработки проводят диффузию фосфора в слой поликремния и вскрытые окна в окисле толщиной 0,62 мкм из оксихлорида фосфора при температуре 900^оС в смеси кислорода и азота до значения поверхностного сопротивления 30 Ом/ . Далее снимают фосфоросиликатное стекло, проводят химобработку и формирование защитного окисления при 850^оС в кислороде. Гравировку поликремния и окисла на нем проводят плазмохимическим травлением в хладоне - 14. Фоторезист снимают в плазме кислорода. Для формирования областей истока и стока удаляют в буферном травителе окисел с активных областей, а также слой окисла с поликремния, проводят химобработку и ионное легирование мышьяком с энергией 60 кэВ и дозой 1000 мкКл/см². Разгонку имплантированной примеси проводят в кислороде при температуре от 850^оС с медленным подъемом до 950^оС и выдержке 70 мин и опускании температуры до 800^оС в течение 40 мин. Затем проводят гравировку контактов в плазме гексафторида серы, нанесение геттерирующего изолирующего покрытия из фосфоросиликатного стекла толщиной 1 мкм, его оплавление для сглаживания рельефа при 850^оС в течение 15 мин. После этого на лицевую сторону подложки наносят слой резиста, задубливают его и снимают все слои окисла с обратной стороны подложки в буферном травителе. После снятия резиста с лицевой стороны на ней же проводят фотогравировку контактов в фосфоросиликатном стекле толщиной 1 мкм сначала плазхимическим травлением в разряде хладона - 218, затем дотравливанием в буферном травителе. Оплавление контактов проводят при 100^оС в течение 20 мин, после чего стабилизируют контакты диффузией в них фосфора при 850^оС в течение 10 мин с последующим отжигом при 1000^оС в течение 10 мин с последующим переходом к температуре 850^оС, выдержке при ней в течение 20 мин и дополнительной диффузией фосфора в течение 40 мин. После отведения контактов наносят слой металлизированной токопроводящей разводки на основе сплава алюминия и кремния (1% ) толщиной 1,2 мкм, термическим напылением формируют на металлизации слой поликремния для уменьшения отражения света при последующей фотолитографии топологии металлической разводки. Травление металлизации осуществляют в плазмохимическом разряде четыреххлористого углерода. Резист снимают в растворе азотной кислоты и пиролитически осаждают слой защитного фосфоросиликатного стекла толщиной 1 мкм. После чего проводят его фотогравировку плазмохимическим травлением в хладоне - 14 и снимают резистивную маску в разряде кислорода. Вжигание металлизации проводят при 475^оС в увлажненном азоте в течение 25 мин, после чего все структуры подвергают 100% контролю на функционирование. Применение данного способа изготовления структур интегральных схем позволяет исключить брак на операциях гравировок слоев окисла, нитрида кремния и поликремния на тонких слоях подзатворных диэлектриков толщиной менее 75,0 нм путем плазмохимического травления во фторсодержащих газах, а также при снятии резистивных слоев, диэлектрически отделенных от подложки диэлектрическим слоем толщиной менее 75,0 нм в плазмохимическом разряде кислородсодержащих газов. Кроме того, имеет место эффективное геттерирование примесей обратной стороной подложки за счет введения дополнительных локальных неоднородностей распределения примеси с высокой поверхностной концентрацией, полученных при диффузии через маску распределенных по обратной поверхности подложки участков диэлектрического слоя. Это позволяет повысить надежность эксплуатации МДП-интегральных схем при повышенных температурах. (56) Патент Японии N 53-24156, кл. Н 01 L 21/306, 1978. Авторское свидетельство СССР N 1351468, кл. Н 01 L 21/82, 1985.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРУКТУР МДП-ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, включающий последовательное формирование на рабочей стороне кремниевой подложки слоев двуокиси кремния, фоторезиста, нитрида кремния и поликремния, плазмохимическое травление этих слоев, формирование областей МДП-транзисторов и контактов к ним, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода годных структур за счет предотвращения электрического пробоя слоев двуокиси кремния толщиной до 75 нм на рабочей стороне подложки при плазмохимическом травлении, перед плазмохимическим травлением на обратной стороне подложки формируют слой двуокиси кремния в виде равномерно распределенных по площади участков толщиной не менее, чем на рабочей стороне подложки.