Многослойная электродная структура

 

Изобретение относится к полупроводниковой технике, преимущественно к технике приборов с зарядовой связью. Целью изобретения является снижение вероятности короткого замыкания между электродами разных поликремниевых слоев. Для этого в многослойной электродной структуре контактные окна к электродам каждого вышележащего слоя выполнены на участках, свободных от электродов нижележащего слоя, при этом расстояние между проекцией контактного окна на нижележащий слой и ближайшим электродом этого слоя выбирается исходя из толщины диэлектрического слоя, в котором вытравливается окно, среднего размера зерна в поликремниевом слое, и допустимого переходного сопротивления контакта алюминий-поликремний. 1 ил.

Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности к приборам с переносом заряда. Целью изобретения является снижение вероятности короткого замыкания между электродами разных поликремниевых слоев. На чертеже представлена топология электродной структуры. Многослойная электродная структура содержит поликремниевые слои параллельных электродов 1, 2, 3 с замыкающими шинами 4, 5, 6, металлические шины 7, 8, 9, контактные окна 10, 11, 12, диэлектрические слои (на чертеже не показаны). Расстояние Δх между электродом нижележащего поликремниевого слоя и проекции на этот слой верхней границы ближайшего контактного окна к электродам вышележащего поликремниевого слоя выбирается из выражения d+L_з<Δx< , где d - суммарная толщина диэлектрических слоев; L_з - средний размер зерна поликремния; L - зазор между двумя соседними электродами нижележащего поликремниевого слоя; R - максимально допустимое переходное сопротивление контакта металлическая шина - поликремниевый в контактном окне; R_о - удельное переходное сопротивление на единицу площади контакта металлическая шина - поликремний в контактном окне; b - размер контактного окна в направлении, параллельном электродам нижележащего поликремниевого слоя. Так как размеры монокристаллических зерен в поликремниевом слое сравнимы с его толщиной, то в процессе технологических обработок возможно нарушение его сплошности. На операции формирования межслойного диэлектрика на этих участках отверстия в слое поликремния заполняются материалом межслойного диэлектрика. При вскрытии окон в межслойном диэлектрике, покрывающем поликремниевые замыкающие шины, и последующем травлении диэлектрического слоя происходит его протравливание вдоль границ зерен слоя поликремния до нижележащего поликремниевого слоя. При формировании металлических шин, проходящих по контактным окнам, происходит заполнение микроотверстий металлом и образование закороток между поликремниевыми слоями. Левая часть неравенства определяет такое положение границы контактного окна, при котором в процессе производства многослойной структуры снижается вероятность образования коротких замыканий между поликремниевыми слоями. Правая часть неравенства определяет такое положение границы контактного окна, при котором обеспечивается требуемое контактное сопротивление. На пластинах кремния n-типа с удельным сопротивлением 4-100 Ом˙см окислением при температуре 900-1200^оС выращивают слой окисла толщиной 0,05-0,10 мкм. Затем с помощью фотолитографии защищают резистом всю структуру, кроме областей стоп-каналов, и производят ионную имплантацию донорной примеси в открытые участки сквозь слой окисла с тем, чтобы создать в полупроводниковой пластине приповерхностные стоп-канальные области с концентрацией доноров 10¹⁶ - 10¹⁸ см^-3. После этого, сняв резист, методом пиролиза моносилана осаждают слой поликристаллического кремния толщиной 0,3-0,6 мкм и легируют его методом диффузии донорной или акцепторной примесью для снижения поверхностного сопротивления слоя до 20-60 Ом. Затем методом фотолитографии формируют фазовые электроды и замыкающие поликремниевые шины первого слоя. После этого их подвергают окислению при 900-1200^оС с целью формирования межслойного диэлектрика, который будет изолировать фазовые электроды и замыкающие поликремниевые шины первого слоя от аналогичных элементов структуры других слоев. После этого осаждают второй слой поликремния и проводят с ним такую же операцию легирования, как с первым слоем. Во втором слое поликремния методом фотолитографии формируют фазовые электроды и замыкающие поликремниевые шины и подвергают их окислению с целью изоляции от аналогичных элементов структуры третьего слоя. Затем осаждают третий и последующие (если это необходимо) слои поликремния и проделывают с ними такие же операции легирования, фотолитографии и окисления, как с первым и вторым слоями. После завершения формирования системы фазовых электродов и замыкающих поликремниевых шин методом фотолитографии в слое резиста, нанесенного на структуру, вскрывают области всех p-n-переходов, наличие которых необходимо в структуре, - истоков и стоков транзисторов выходного устройства, охранных диодов, входного диода сдвигового регистра. Затем методом ионной имплантации с энергией 30-150 кэВ и дозой 30-150 мКл/см² или термической диффузией в эти области вводят акцепторную примесь. После этого методом фотолитографии вскрывают контактные окна к p-n-переходом и подложке. Затем также методом фотолитографии вскрывают контактные окна к замыкающим поликремниевым шинам. После вскрытия контактных окон методом вакуумного напыления осаждают слой алюминия толщиной 0,5-1,5 мкм, методом фотолитографии формируют в этом слое разводку и проводят заключительный отжиг готовой структуры в инертной или восстановительной среде при 200-500^оС. Изобретение позволяет усовершенствовать технологию изготовления, сделать ее более простой, исключить трудоемкую операцию контроля вскрытия контактных окон, снизить вероятность короткого замыкания между электродами разных поликремниевых слоев, повысить в результате технологичность и процент выхода годных многослойных электродных структур.

Формула изобретения

МНОГОСЛОЙНАЯ ЭЛЕКТРОДНАЯ СТРУКТУРА, содержащая металлические шины, поликремниевые слои параллельных электродов с замыкающими шинами, чередующиеся с изолирующими диэлектрическими слоями, в которых выполнены контактные окна, предназначенные для создания омического контакта между металлическими шинами и поликремниевыми слоями и расположенные на участках, свободных от электродов нижележащего поликремниевого слоя, отличающаяся тем, что, с целью снижения вероятности короткого замыкания между электродами разных поликремниевых слоев, расстояние Δ x между электродами нижележащего поликремниевого слоя и проекций на этот слой верхней границы ближайшего контактного окна к электродам вышележащего поликремниевого слоя выбрано из условия d + L_з< Δx < , где d - суммарная толщина диэлектрических слоев;
L_з - средний размер зерна поликремния;
L - зазор между двумя соседними электродами нижележащего поликремниевого слоя;
R - максимально допустимое переходное сопротивление контакта металлическая шина - поликремний в контактном окне;
R₀ - удельное переходное сопротивление на единицу площади контакта металлическая шина - поликремний в контактном окне;
b - размер контактного окна в направлении, параллельном электродам нижележащего поликремниевого слоя.

РИСУНКИ

Рисунок 1