Способ изготовления структур кмоп больших интегральных схем

 

Изобретение относится к мифоэлектронике и может быть использовано при изготовлении КМОП больших интегральных схем. Цель - упрощение способа изготовления интегральных схем за счет исключения длительных выскотемпературных операций для формирования областей изоляции, улучшения-электрических параметров и надежности интегральных схем за счет исключения утечек тока по поверхности подложки в областях изоляции, а также повышения помехозащищенности интегральных схем за счет экранировки областей изоляции от влияния токопроводящей разводки. В кремниевой подложке первого или второго типов проводимости карманов второго или первого типов проводимости выращивают первый подзатворныи слой оксида кремния осаждают первый защитный слой поликремниа формируют противоинверсные облааи в подложке или карманах,.вскрывают контактные окна в первом защитном слое поликремния и первом подзатворном слое оксида кремния к карманам или подложке, осаждают первый слой полифемния, легируют его фосфором, формируют из твердого споя поликремния учааки в соответствии с топологией областей изоляции на подложке и карманах, одновременно выращивают изолирующий оксид фешия на областях (-аоляции и второй подзатворныи слой оксида фэмния на активных облааях подложки и карманов, осаждают второй защитный спой попикремния, через который легируют подзатворные области в подложке и карманах Затем формируют гхолифердаиевую разводку первого фовня, формируют области истоков и стоков в карманах и подложке, формируют межслойную изоляцию и разводку второго уровня. 10 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ОПИСАНБЕ БЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 41 81119/25 (22) 12.01.87 (46} 1510.93 Бюп. Иа 3?-38 (72} Ачкасов В.Н.; Гитпин В.Р.; Кадменский С.Г„Левин

М.Н.; Остроухов С.С. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРУКТУР

КМОП БОЛЬШИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ (57) Изобретение относится к микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении КМОП больших интегральных схем. Цель — упрощение способа изготовления интегральных схем за счет искпючения длительных выскотемпературных операций дпя формирования областей изоляции, улучшения электрических параметров и надежности интеграпьных схем за счет исключения утечек тока йо поверхности подпожки в областях изоляции, а также повышения помехозащищенности интеграпьных схем за счет экранировки областей изоляции от влияния токопроводящей разводки. В кремниевой подложке первого или второго типов проводимости карманов второго или первого типов проводимости (19) Иу (11) 1431619 А1 (5Ц 5 НО11 21 83 выращивают первый подзатворный слой оксида кремния, осаждают первый защитный спой поликремния, формируют противоинверсные обпасти в подложке ипи карманах,.вскрывают контактные окна в первом защитном слое поликремния и первом подзатворном слое оксида кремния к карманам ипи подложке, осаждают первый слой поликремния, легируют его фосфором, формируют из твердого слоя поликремния участки в соответствии с топологией областей изоляции на подложке и карманах одновременно выращивают изопирующий оксид кремния на областях изоляции и второй подзатворный спой оксида кремния на активных областях подпожки и карманов, осаждают второй защитный слой поликремния, через который легируют подзатворные области в подложке и карманах Затем формируют поликремниевую разводку первого уровня, формируют области истоков и стоков в карманах и подпожке, формируют межспойную изоляцию и разводку второго уровня. 10 ил.

Изобретение относится к технологии микроэлектроники и может бцть использо. вано при изготовлении КМОП больших интегральных схем.

Целью изобретения является упрощение способа изготовления интегральных схем эа счет исключения длительных высокотемпературных операций для формирования областей изоляции, улучшение электрических параметров и надежности интегральных схем за счет исключения утечек тока по поверхности подложки в обла: стях изоляции, а также повышение помехозащищенности интегральных схем за счет экранировки областей изоляции от . влияния токопроводящей разводки.

На фиг.1-10 показана последовательность создания структур КМОП больших интегральных схем.

Пример. На подложке 1 из кремния

КЭФ 20 OM.ñì с ориентацией (111) выращивают слой оксида кремния 2 толщиной 90 нм, методом фотолитографии формируют фоторезистивную маску 3 и ионной имплантацией бора (75 кэВ; 1,6 мК.см ) создают р-область 4 (см. фигЛ). После удаления маски 3 а кислородной плазме (мощность разряда 600 Вт, давление 0,4 мм/рт.ст.) а окисл итал ьной среде проводят разгон ку бора (1200 С, 120 мин), в процессе которой формируют р-кармайы 5, и выращивают на, подложке 1 термический оксид кремния тол!

l щиной 0,2 мкм, а на карманах 5-толщиной

90 нм, Стравливают с подложки и карманов этот оксид кремния в буферном травителе и .после химической отмывки структур. в сер: но-перекисной и перекисно-аммиачной смесях при температуре 1000ОС выращивают первый подзатворный слой оксида кремния 6 толщиной 90 нм (см. фиг.2). Пиролизом моносилана при пониженном давлении осаждают первый защитный слой поликремния 7 толщиной 0,15 мкм (625OC, 0,2 мм рт.ст.), на котором формируют фоторезистивную маску 8 над активными областями подложки 1 и карманами 5„после чего ионной имплантацией фосфора (60 кэВ;

0,02 мК см ) создают противоинверсные ,области 9 на областях изоляции. Травлением в кислородной плазме удаляют маску 8 и после химической отмывки и отжига в азоте (800 С, 15 мин) формируют фоторезистивную маску 10 для вскрытия контактных окон в слое поликремния 7(фиг.З). Травлением во фреоновой плазме (мощность разряда

600 Вт, давление 0,20 мм рт.ст) слоя поликремния 7, удалением маски 10 в кислородной плазме и травлением подзатворного слоя оксида кремния 6 в буферном травителе формируют контактные окна 11 к карманам 5. После химической отмывки на струк» туру* осажда ют до пол н итель н ы и слой поликремния, который со слоем поликремния 7 образует первый слой поликремния 12 толщиной 0,55 мкм (см. фиг,4), Диффузией фосфора из. его оксихлорида при температуре 900 С поликремний 1Глегируют. В процессе легирования в области контактного

10 окна 11 формируется и-область 13. После снятия с поликремния 12 фосфоросиликатного стекла в буферном травителе проводят химическую отмывку, отжигают структуры (900 С, 15 мин) в азоте и формируют на

15 поликремнии 12 фоторезистивную маску 14 в соответствии с топологией областей изоляции КМОП структуры. Травлением во фреоновой плазме стравливают немаскированный поликремний, удаляют маску 14 в

20 кислородной плазме и в буферном травите° ле стравливают первый подзатворный слой оксида кремния 6 с активных областей 15 на подложке 1 и карманах 5 (см, фиг.5). После химической отмывки окислением в водяном

25 паре при 800 С на поликремнии 12 выращивают слой изолирующего оксида кремния 16 толщиной-0.25 мкм и при 1000ОС в кислороде выращивают второй слой подзатворного оксида кремния 17 на активных областях 15

З0 толщиной 60 нм (см. фиг.6). Пиролизом моносилана при пониженном давлении осаждают второй. защитный слой поликремния

18 толщиной 0,1 мкм, на котором формируют фоторезистивную маску 19, закрываю-85 щую активную область карманов 5, и ионной имплантацией бора (60 кэВ;

0,02 MK "см ) проводят подгонку порогового напряжения транзисторов, формируемых в подложке 1, создавая области 20".

40 Удаляют маску 19 в кислородной плазме и после химической отмывки и отжига структур (800 С, 15 мин) в азоте формируют фоторезистивную маску 21 над активными областями подложки 1. Ионной имплен45 тацией бора (60 кэВ; 0,05 мК см ) формируют области 22 для подгонки пороговых напряжений транзисторов, формируемых в р-карманах. 5 (см. фиг,7). После удаления маски 21 а кислородной плазме, и освежения поверхности второго защитного слоя поликремния 18 осаждают дополнительный слой кремния, который вместе со слоем поликремния 18 образует второй слой поликремния и из которого методом

55 фотолитографии и травления во фреоноаои плазме формируют поликремниевые разводки 23 для транзисторов обоих типов (см. фиг.8). Закрывают фоторезистивной маской области транзисторов, расположенные в подложке 1, и ионной имплантацией мышьяка (60 кэВ; 1000 мк см ) формируют области транзисторов 24, расположенных в карманах 5, и после снятия фоторезистивной маски и отжига закрывают фоторезистивной маской области транзисторов, расположенные в карманах 5, и ионной имплантацией бора (40 кзВ, 400 мк см 2) формируют области транзисторов

25, расположенные в подложке (см. фиг.9), После удаления фоторезистивной маски в кислородной плазме и химической отмывки проводят разганку примеси в областях 24 и

25 при 950 С в течение 20 мин в смеси кислорода и водяного пара. Осаждением из смеси моносилана, фосфина и кислорода при 450 С Формируют межслойную изоляцию 26, в которой после гидромеханической отмывки и от>кига при 950 С в течение 15 мин в кислороде методом фотолитографии вскрывают контактные окна 27 к паликремниевой разводке 23 и областям транзисторов 24 и 25 (фиг,10). Магнетронным распылением сплава алюминия и кремния осаждают слой металлиэации толщиной 1,2 мм и методом фотолитографии и травлением в плазме тетрахлорида углерода формируют разводку 28 второго уровня.

После вжигания разводки при 475 С в течение 20 мин КЛОП структуры проверяют на функционирование.

5 Данный способ позволяет упростить изготовление КМОП интегральных схем, улучшить их электрические параметры, а также надежностные и эксплуатационные характеристики. В данном способе осуществляет10 ся защита. областей изоляции структуры от влияния токоведущих поликремниевых и металлизированных шин, предотвращаются утечки тока в областях изоляции, повышается помехозащищенность интегральных

15 схем, Отсутствие взаимного перекрытия областей различного типа проводимости улучшает работу схем в широком температурном диапазоне. Проведение операций . по подзатварнаму слою оксида кремния че20 рез защитный слой поликремния исключает загрязнение подзатворного оксида кремния при изготовлении структур. (56) Европейский патент М 0135354, 25 кл. Н 01 L 21/76, 1985.

Европейский патент N 0104111, кл. Н 01 L 21/82, 1984, Формула изобретения

Способ изготовления структур КМОП больших интегральных схем, включающий формирование в кремниевой подложке первого или второго типов проводимости карманов второГо или первого типа прова- 35 димости, формирование противоин версных областей и областей изоляции, выращивание подзатварнога слоя оксида кремния, l18" гирование падзатворных областей в подложке и карманах, формирование поли- 40 кремниевой разводки первого уровня, формирование областей истоков и стоков в карманах и подложке, формирование межслойнай изоляции и разводки второго уровня, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа изготовления интегральных схем за счет исключения длительных высокотемпературных операций для формирования областей изоляции, улучшения электрических параметров и надежно-, сти интегральных схем эа счет исключения: утечек тока па поверхности подложки в областях изоляции, а также повышение поме хозащищеннасти интегральных схем за счет экранировки областей изоляции от влияния такаправодящей разводки, после формирования в кремниевой подложке карманов выращивают первый подзатварный слой оксида кремния, осаждают первый защитный слой поликремния, формируют противаинверсные области B подложке или карманах, вскрывают контактные окна в первом защитном слое поликремния и первом подзатворнам слое оксида кремния к карманам или подложке, осаждают первый слой поликремния, легируют его фосфором, формируют из первого слоя пал :кремния участки в соответствии с топологией областей изоляции на подложке и карманах, одновременно выращивают изолирующий аксид кремния на областях изоляции и ВТорой подзатварный спой оксида кремния на активных областях подложки и карманов, осаждают второй защитный слой паликремния, через который легируют подэатворные области в подложке и карманах.

1431619

Ф, 1431619 реа. Х (/

°

Редактор Н,Кагон

Заказ 3185

Составитель В.Гришин

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С.Патрушева

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

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