Способ изготовления горизонтальных биполярных транзисторов
Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к технологии изготовления полупроводниковых приборов и ИС. Цель изобретения повышение быстродействия транзисторов и упрощение технологии их изготовления. Для этого транзисторы создают на основе кремниевых эпитаксиальных структур со скрытым слоем одного типа проводимости с эпитаксиальным слоем, причем эпитаксиальный слой выполняет функцию пассивной базы. После формирования областей боковой межкомпонентной изоляции и контактов к пассивной базе на поверхность структуры наносят первую легированную пленку поликремния и маскирующее покрытие SiO2-Si3N4 Затем литографически удаляют пленки Si*, SiO2, Si3N4 с поверхности вне областей активной базы и контакта к пассивной базе, термообработкой осуществляют диффузию примеси из пленки Si* для формирования области активной базы, структуры окисляют и реактивным ионным травлением удаляют образовавшуюся пленку SiO2 оставляя ее участки, маскированные пленкой Si3N4 Далее наносят вторую пленку Si* методом планаризации удаляют ее элементы над маскирующим покрытием SiO2-Si3N4 и само покрытие, легируют вскрытые области пленок Si* примесью противоположного типа проводимости по сравнению с эпитаксиальным слоем, маскируя при этом область контакта к эпитаксиальному слою. В заключение термообработкой проводят диффузию примеси из пленки, формируя области эмиттера и коллектора, и создают металлизацию с первым уровнем на основе силицида металла. Способ повышает воспроизводимость геометрических параметров транзисторов и устраняет паразитные емкости, обусловленные пересечением поликремниевых пленок в структурах, изготавливаемых известными методами. 6 ил.
Изобретение относится к микроэлектронике, а именно к технологии изготовления полупроводниковых приборов и ИС. Цель изобретения повышение быстродействия транзисторов и упрощение технологии их изготовления. На фиг. 1-6 проиллюстрированы основные этапы изготовления транзисторов, где обозначены кремниевая подложка 1 первого типа проводимости, области 2 второго типа проводимости под скрытый слой, эпитаксиальный слой 3 второго типа проводимости, области 4 межкомпонентной изоляции, первая пленка Si* 5, пленка SiO2 6 маскирующего покрытия, пленка Si3N4 7, примесь 8 второго типа проводимости, область 9 пленки Si* областью активной базы, область 10 пленки Si* над областью контакта к пассивной базе, диффузионная область 11 контакта к пассивной базе, диффузионная область 12 активной базы, пленка SiO2 13, выращенная локальным окислением, пристеночная область 14 пленки SiO2, вторая пленка Si* 15, пленка 16, планаризующая поверхность структуры примесь 17 первого типа проводимости, область 18 коллектора, область 19 эмиттера, пленка 20 силицида металла, межслойный диэлектрик 21, межсхемные соединения 22. П р и м е р. В приповерхностной области подложки, например, КДБ-10 формируют диффузионную область n+-типа проводимости. Наращивают эпитаксиальный слой n-типа проводимости, удельное сопротивление которого может составлять от 0,5 до 40 Ом. см, а толщина от 2 до 4 мкм. В эпитаксиальном слое 3 известными методами формируют области 4 межкомпонентной изоляции, разделяющие слой 3 на ряд изолированных, методом фотолитографии и последующего локального легирования эпитаксиального слоя ионами фосфора дозой 400-600 мкКл/см2 создают диффузионные области 11 ошибочного контакта к пассивной базе транзистора. Затем на поверхность структуры наносят первую пленку Si* 5 толщиной 0,3-0,5 мкм и проводят ее ионное легирование примесью 8 второго типа проводимости. Методом окисления до получения пленки SiO2 6 толщиной 0,1 мм и последующего осаждения пленки Si3N4 7 толщиной 0,15 мкм формируют двухслойное маскирующее покрытие. Литографически с использованием сухого травления пленок Si* 5, SiO2 6 и Si3N4 7 удаляют вне областей 9 и 10 активной базы и контакта к пассивной базе. Проводят термообработку для формирования диффузионной области 12 и пленки SiO2 13. Для этого термообработку можно проводить в две стадии: на первой стадии в атмосфере инертного газа, например аргона, при 1000оС с расходом аргона 200 л/ч, на второй стадии в атмосфере сухого кислорода формирования окисла толщиной 0,08-0,15 мкм или в атмосфере влажного кислорода до формирования окисла толщиной 0,15-0,5 мкм. Толщина окисла определяет размер будущей активной базы транзистора. При термообработке примесь 8 из области 10 распределяется в приповерхностную область эпитаксиального слоя 3 (фиг.2). Термообработку можно проводить и в одну стадию в окисляющей атмосфере таким образом, чтобы участок диффузионной области 12, расположенной под краем области нитрида кремния, не исчезал за счет расхода материала эпитаксиального слоя при росте пленки SiO2 13. Выращенная пленка SiO2 располагается под краем области нитрида кремния и поэтому при последующем реактивном ионном травлении пленка Si3N4 7 играет роль маскирующего слоя. В результате после травления пленки SiO2 13 образуются пристеночные области 14, расположенные по краю диффузионной области 12 (фиг.3). Далее наносят вторую пленку Si* толщиной 0,2-0,3 мкм путем пиролиза силана или моносилана при 600-650оС и пониженном давлении. На ее поверхность наносят пленку 16 с плоской поверхностью, например фоторезист. В соответствии с рельефом поверхности толщина пленки 16 над пленкой Si3N4 7 меньше, чем на других участках структуры. Поэтому при последующем плазмохимическом травлении пленки 16 ее области, расположенные над пленкой Si3N4 7 удаляются первыми, открывая области второй пленки Si*. Эти области удаляют методом жидкостного травления (фиг.5). Затем удаляют пленку Si3N4 7 и проводят внедрение примеси второго типа одновременно в области первой и второй пленок, за исключением области расположения диффузионной области 11, используя для этого фоторезистивную маску. Доза внедрения ионов бора 20,0-100,0 мкКл/см2, а энергия ионов 40 кэВ. Вторую термообработку проводят в атмосфере инертного газа, например аргона, при 800-1000оС в течение 20-40 мин. В результате образуются диффузионные области 18, 19 коллектора и эмиттера биполярного транзистора (фиг.4). После формирования активных областей структуры наносят пленку металла, например вольфрама, толщиной 0,1-0,2 мкм и термообработкой в атмосфере инертного газа формируют пленку 20 силицида вольфрама. Удаляют металл, не прореагировавший с пленками Si*, и известными методами создают второй уровень межсхемных соединений 22 из алюминия (фиг.5). Способ позволяет упростить и достичь воспроизводимости процесса формирования пристеночных областей 14 пленки SiO2, определяющих своими геометрическими параметрами основные характеристики транзисторов. Исключение перекрытия областей первой и второй пленок поликремния позволяет снизить требования к формированию последующих межсхемных соединений и, кроме того, позволяет уменьшить паразитную емкость межсхемных соединений, вместе с появившейся возможностью силицидирования этих слоев, по сравнению с прототипом, позволяет повысить быстродействие транзисторов. Способ может найти широкое применение в технологии изготовления активных компонентов сверхвысокочастотных интегральных схем с высокой плотностью компоновки.
Формула изобретения
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ, включающий формирование в кремниевой подложке первого типа проводимости высоколегированных областей второго типа проводимости под скрытый слой, наращивание эпитаксиального слоя второго типа проводимости, создание областей межкомпонентной изоляции, формирование в эпитаксиальном слое диффузионных областей контакта к пассивной базе второго типа проводимости, формирование области активной базы подлегированием эпитаксиального слоя примесью второго типа, создание коллекторных и эмиттерных областей первого типа проводимости и формирование металлизации, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия транзисторов и упрощения технологии их изготовления, после формирования области контакта к пассивной базе на поверхность структуры осаждают первую пленку Si*, легированную примесью второго типа, и формируют двухслойное маскирующее покрытие из пленок SiO2 и Si3N4, затем литографически удаляют пленки Si*, SiO2 и Si3N4 с поверхности структуры вне областей активной базы и контакта к пассивной базе, термообработкой в инертной среде с использованием в качестве источника примеси первой пленки Si* формируют область активной базы, проводят окисление и реактивным ионным травлением удаляют образовавшуюся пленку SiO2 вне областей, маскированных пленкой Si3N4, осаждают вторую нелегированную пленку Si*, создают планаризующую поверхность структуры пленку, которую далее травят до вскрытия второй пленки Si* над пленкой Si3N4, удаляют вторую пленку Si* во вскрытых областях и двухслойное маскирующее покрытие, проводят ионное легирование первой и второй пленок Si* примесью первого типа при маскировании областей контакта к пассивной базе и термообработкой в инертной среде с использованием в качестве источника примеси пленки Si* создают коллекторные и эмиттерные области, а формирование металлизации первого уровня осуществляют напылением металла, термообработкой для образования силицида металла в областях расположения пленок Si* и последующим удалением непрореагировавшего с Si* металла.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6
