Способ изготовления приборов с зарядовой связью

 

Использование: технология изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем. Сущность: в способе изготовления прибора с зарядовой связью с виртуальной фазой создают стоп-каналы и скрытый канал ионным легированием, затем наносят подзатворный диэлектрик, проводящие слои и слои фоторезиста, вскрывают окна над областью виртуальной фазы, после нанесения фоторезиста вскрывают окна над областью с максимальным уровнем легирования, и последующее ионное легирование в окна проводят с энергией, равной энергии создания скрытого канала с соотношением фаз, обратно пропорциональным отношению площадей тактового электрода и виртуальной фазы. 7 ил.

Изобретение относится к полупроводниковой технике, в частности, к способам производства интегральных схем и полупроводниковых приборов, и может быть использовано в производстве интегральных схем и полупроводниковых приборов различного назначения. Известен способ изготовления прибора с зарядовой связью с виртуальной фазой, включающий в себя создание стоп-каналов, скрытого канала и области виртуальной фазы ионным легированием, нанесение подзатворного диэлектрика, проводящего слоя, формирование тактовых электродов, в котором формирование области виртуальной фазы проводится 3-кратным легированием с использованием в качестве маски последовательно нанесенного фоторезиста, сформированного поликремниевого затвора и фоторезиста. Недостатками этого способа является сложность процесса изготовления, включающего большое число операций, в том числе фотолитографий и операций ионного легирования, и недостаточная чувствительность из-за покрытия тактовым электродом более половины площади ячейки с виртуальной фазой. Наиболее близким по своей технической сущности является способ изготовления прибора с зарядовой связью с виртуальной фазой, включающий создание стоп-каналов, скрытого канала и области виртуальной фазы ионным легированием, нанесение подзатворного диэлектрика, проводящего слоя, в котором при создании управляющего барьера ионным легированием компенсирующей примеси используется в качестве маски фоторезист, далее наносится поликремниевый слой, формируются управляющие электроды, которые используются в качестве маски самосовмещения вместе с фоторезистом при создании ионным легированием области виртуальной фазы. Подзатворный окисел над областью виртуальной фазы удаляется и наносится новый межфазный окисел. Имплантация виртуальной ямы проводится в скрытый канал, используя в качестве маски поликремний и фотофорезист, а затем повторно проводится долегирование виртуального барьера после снятия фоторезиста. Виртуальный затвор легируется через межфазный окисел. Недостатками этого способа являются сложность процесса изготовления, включающего большое число операций, в том числе фотолитографий, требующих точности совмещений, термических операций - двухкратное межфазное окисление, операций ионного легирования различными типами примеси и термических разгонок этих примесей, а следовательно, и падение чувствительности и других параметров из-за рассовмещений на операциях фотолитографии, боковых разгонок ионно-легированных областей и перекрытия большей части ячейки поликремниевым электродом. Целью изобретения является повышение чувствительности при одновременном упрощении процесса изготовления. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе изготовления прибора с зарядовой связью с виртуальной фазой, включающем создание стоп-каналов, скрытого канала и области виртуальной фазы ионным легированием, нанесение подзатворного диэлектрика, проводящего слоя, формирование тактовых электродов, причем после нанесения проводящего слоя в нем одновременно с формированием тактовых электродов вскрывают окна над областью виртуальной фазы, затем наносят фоторезист, проводят операцию фотолитографии, вскрывая в нем окна над областью виртуальной фазы с максимальным уровнем легирования, а последующее ионное легирование в окна проводят с энергией создания скрытого канала с соотношением доз, обратно пропорциональным отношению площадей тактового электрода и области виртуальной фазы с максимальным уровнем легирования. Проведение ионного легирования в окна, вскрытые над областью виртуальной фазы с максимальным уровнем легирования, при одновременном использовании в качестве маски поликремниевых тактовых электродов и фоторезиста, позволяет существенно сократить количество операций, связанных с многократным легированием областей виртуальной фазы и обеспечить оптимальное формирование легированных областей с различными уровнями легирования при одном температурном режиме. Кроме того, эти признаки повышают чувствительность, так как сокращается число операций фотолитографии, требующих точного совмещения, уменьшается число высокотемпературных разгонок, а также уменьшается площадь тактового электрода, экранирующего фоточувствительную ячейку, который одновременно является самосовмещенной маской. Проведение ионного легирования в окна с энергией, равной энергии создания скрытого канала, и с соотношением доз, обратно пропорциональным отношению площадей тактового электрода и области виртуальной фазы с максимальным уровнем легирования, определяется равенством зарядовых емкостей под тактовым электродом и в виртуальной яме. С учетом того, что величина удельной зарядовой емкости прямо пропорциональна дозе легирования примеси и, следовательно, обратно пропорциональна их площади, предлагаемые признаки упрощают технологический процесс, повышая воспроизводимость процесса ионного легирования и одновременно позволяет выбрать оптимальное соотношение площадей тактового электрода и виртуальной фазы с целью повышения чувствительности прибора. Кроме того, проведение ионного легирования в окна над областью виртуальной фазы с максимальным уровнем легирования, с соотношением доз, обратно пропорциональным отношению площадей тактового электрода и области виртуальной фазы, упрощает технологический процесс изготовления, так как исключает ряд технологических операций, необходимых для создания виртуального и управляемого барьера, а именно операций фотолитографии и ионного легирования. Кроме того, данный признак повышает чувствительность прибора, так как исключает дополнительные температурные разгонки легированной примеси, позволяет создать ступенчатый профиль легирования примеси одного типа, и с одной энергией, и тем самым уменьшает разброс чувствительности по пластине. На фиг.1, 2 показана структура, полученная после изготовления ПЗС с виртуальной фазой с разрезом по А-А; на фиг.3 - 6 - последовательность технологического процесса; на фиг.7 - потенциальная диаграмма. П р и м е р. При изготовлении прибора с зарядовой связью с виртуальной фазой по предлагаемому способу исходным материалом является кремний с концентрацией акцепторов 10¹⁵ - 5 ˙ 10¹⁶/см³, прошедший внутреннее геттерирование, на поверхности которого выращивается подзатворная система SiO₂-Si₃N₄ толщиной 900 и 650 соответственно. В данной маскирующей системе вскрываются окна над периферийными областями и проводится ионное легирование бором энергией 5 мкКл и 80 кэВ. Над периферийной областью выращивается локальный окисел толщиной 1,0 мкм. Далее вскрывают окна над истоко-стоковыми областями и проводят легирование фосфором дозой 100 мкКл и энергией 120 кэВ. С помощью фотолитографии и ионного легирования бором с дозой 1 мкКл и энергией 50 кэВ формируют стоп-каналы в активной области. После этого ионным легированием мышьяка дозой 0,2 мкКл и энергией 500 кэВ создают область объемного канала переноса. Затем на поверхности подзатворной системы наносят проводящий слой легированного поликремния, в котором формируют тактовые электроды с узкой и широкой областями в виде "гребенки". Вскрывают окна в нитриде над областью виртуальной фазы (фиг.4). Затем наносят фоторезист, проводят операцию фотолитографии, вскрывая в нем окна над областью виртуальной фазы с максимальным уровнем легирования, в которые проводят ионное легирование мышьяком дозой 0,5 мкКл и энергией 500 кэВ (фиг. 5). Далее стравливают над областью виртуальной фазы подзатворный диэлектрик до чистого кремния и на всей поверхности выращивают межфазный окисел толщиной 0,2 мкм, через который проводят легирование бором виртуального затвора дозой 15 мкКл и энергией 40 кэВ. Отжигом при 900^оС проводят активацию примеси в виртуальном затворе. Затем с помощью фотолитографии вскрываются контактные окна к тактовым электродам и р - n-перехо1дам и наносят алюминий толщиной 1,0 мкм. С помощью фотолитографии формируют электрическую разводку (фиг.6). Изготовление прибора по данному методу позволяет сократить количество фотолитографий при формировании управляющей и виртуальной областей, количество операций ионного легирования и термических операций, что снижает трудоемкость изготовления приборов и повышает плотность упаковки элементов. Так, число операций ионного легирования при формировании четырехступенчатого потенциала (фиг.7) сокращается на две. А использование тактовых электродов в качестве самосовмещенной маски увеличивает точность воспроизведения топологических размеров, и следовательно, позволяет получить ячейку с меньшими размерами 10х10 мкм и повысить плотность упаковки и разрешающую способность прибора. Использование в качестве тактовых электродов однослойного поликремния, сокращает число операций фотолитографии и количество термических операций и таким образом упрощает технологический цикл изготовления прибора. Кроме того, так как увеличивается площадь фоточувствительной области, не защищенной экранирующим тактовым электродом, и возрастает точность совмещения на операциях фотолитографии и уменьшается количество температурных разгонок, возрастает чувствительность в данном приборе. Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа по сравнению с прототипом заключается в повышении чувствительности при одновременном упрощении процесса изготовления за счет сокращения технологического процесса и улучшения эксплуатационных характеристик аппаратуры и телевизионных систем, в расширении их функциональных возможностей и областей применения.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРИБОРОВ С ЗАРЯДОВОЙ СВЯЗЬЮ, включающий создание стоп-каналов, скрытого канала и области виртуальной фазы ионным легированием, нанесение подзатворного диэлектрика, проводящего слоя, формирование тактовых электродов, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности при одновременном упрощении процесса изготовления, после нанесения проводящего слоя в нем одновременно с формированием тактовых электродов вскрывают окна над областью виртуальной фазы, затен наносят фоторезист, проводят операцию фотолитографии, вскрывая в нем окна над областью виртуальной фазы с максимальным уровнем легирования, а последующее ионное легирование в окна проводят с энергией создания скрытого канала с соотношением доз, обратно пропорциональным отношению площадей тактового электрода и области виртуальной фазы с максимальным уровнем легирования.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 31.03.1996

Номер и год публикации бюллетеня: 6-2002

Извещение опубликовано: 27.02.2002        

---