Способ изготовления полупроводниковых приборов

 

Использование: микроэлектроника, технология изготовления биполярных транзисторов с контактом базы на боковой стенке. Сущность изобретения: при изготовлении полупроводникового прибора в полупроводниковой подложке создают приборную область путем формирования на одной ее поверхности меза-области, имеющей боковую стенку и верхнюю поверхность, ограничивающую приборную область. Осаждают слой поликристаллического кремния так, чтобы покрыть боковую стенку и верхнюю поверхность меза-области и прилегающую область нижней поверхности структуры. Вводят легирующие примеси, в результате чего кремниевый участок боковой стенки маскирован от легирующих примесей, затем его удаляют избирательным травлением . Кремниевый участок в области нижней поверхности, прилегающий к ступеньке, маскируют , а кремниевый участок на верхней поверхности около ступеньки удаляют, оставив легированный кремниевый участок на поверхности структуры для контактирования с приборным участком, например участком базы транзистора. 8 з.п. ф-лы, 20 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,5U 1836156 АЗ (я) Н 01 1 21/28

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

" и 43Qg

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "",","„;,,","",",""

К ПАТЕНТУ

6 (21) 4743558/25 (22) 02.04.90 (46) 23.07.93. Бюл. М 27 (31) 8907610.3 (32) 05.04.89 (33) GS (71) Н.В.Филипс Глоэлампенфабрикен (Й1 ) (72) Хенрикус Годфридус Рафаэль Мас, Роланд Артур Ван Ес, Йоханнес Вильхельмус

Адрианус Ван Дер Вельден и Петер Хенрикус Кранен (NL) (56) У. Yamamoro К. Sakuma, А novel selfaliqued technique and its application to high

speed Ыро1аг LSls. IEEE Transactions on

electron devices. v 35, 1Ф 10, October, 1988, р. 1601 — 1608. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ IlOJlYflPQВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ (57) Использование: микроэлектроника, технология изготовления биполярных транзисторов с контактом базы на боковой стенке.

Сущность изобретения; при изготовлении

Изобретение относится к способу изготовления полупроводникового прибора, состоящему в том, что Создают полупроводниковую подложку, имеющую приборную область, образованную вблизи одной главной поверхности полупроводникового прибора, осаждают слой кремния на одну главную поверхность, вводят легирующие примеси в кремниевый слой, причем некоторый участок кремния экраиироваи от легирующих примесей и образует участок легироваиирого кремния иа одной главной поверхности, предназначенный для коитактирования с приборным участком приборполупроводникового прибора в полупроводниковой подложке создают приборную область путем формирования иа одной ее поверхности меза-области, имеющей боковую стенку и верхнюю поверхность, ограничивающую приборную область. Осаждают слой поликристаллического кремния так, чтобы покрыть боковую стенку и верхнюю поверхность меэа-области и прилегающую область нижней поверхности структуры.

Вводят легирующие примеси, в результате чего кремниевый участок боковой стенки маскирован от легирующих примесей, затем его удаляют избирательным травлением. Кремниевый участок в области нижней поверхности, прилегающий к ступеньке, маскируют, а кремниевый участок иа верхней поверхности около ступеньки удаляют, оставив легированный кремниевый участок иа поверхности структуры для контактирования с приборным участком, например участком базы транзистора. 8 э.п, ф-лы, 20 ил. иой области, и избирательно вытравливают кремниевый слой для удаления участка иелегированного кремния, В соответствии с настоящим изобретением предлагается способ изготовления полупроводникового прибора, состоящий в том, что создают полупроводниковую подложку, имеющую приборную область, образованную вблизи одной главной поверхности полупроводниковой подложки, осаждают слой кремния иа одной главной поверхности, вводя легирующие примеси в кремниевый слой с участком кремния, максироваииым от легирующих

1830156 примесей, для получения участка легированного кремнйя на одной главной поверхности для контактирования с приборным участком приборной области и избирательно вытравляют кремниевый слой для удаления участка нелегированного кремния, при этом приборную область формируют путем создания на одной главной поверхности ступеньки, имеющей боковую стенку и верхнюю поверхность, ограничивающую приборную область, осаждают кремниевый слой так, чтобы он покрывал боковую стенку и верхнюю поверхность ступеньки и прилегающую нижнюю область поверхности, вводят легирующие примеси, когда кремниевый участок боковой стен%и максирован от легирующих примесей, благодаря чему нелегированный кремниевый участок боковой стенки удаляют избирательным травлением, маскируют кремниевый участок на поверхности, прилегающей к ступеньке, и удаляют кремниевый участок на верхней поверхности ступеньки.

Таким образом, способ, реализующий настоящее изобретение, позволяет сформировать легированный кремниевый слой, предназначенный для контактирования с приборной областью, вблизи ступеньки на одной главной поверхности полупроводниковой подложки путем введения легирующих примесей в поверхность кремниевого слоя так, чтобы кремниевая область боковой стенки была маскирована от легирующих примесей, благодаря чему нелегированную кремниевую область боковой стенки можно избирательно вытравить, что позволяет создать легированную кремниевую область вблизи ступеньки для контактирования приборного участка приборной области не прибегая к использованию маскирующего слоя 40 под слоем поликристаллического кремния и не полагаясь на относительные скорости диффузии легирующих примесей иэ расположенных ниже слоев, Кроме того, для способа в соответствии с настоящим изобретением не требуется длительного процесса с низким ускоряющим напряжением и высокодозированной имплантацией.

В предпочтительном варианте легирующие примеси вводят имплантацией ионов бора так,"чтобы кремниевый участок боковой стенки был автоматически маскирован отлегирующих примесей благодаря направленности процесса имплантации и благодаря маскирующему эффекту, создаваемому 55 кремниевым участком на верхней поверхности ступеньки. Обычно кремниевый слой осаждают в виде поликристаллического кремниевого слоя, однако, кремниевый слой можно осаждать в вйде аморфного кремниевого слоя, который затем можно рекристаллизовать во время последующего процесса, например, тепловой обработки, чтобы вызвать диффузию имплантированных ионов, -Изобретатели пришли к неожиданному выводу, что введение примесей в поверхность кремниевого слоя не является существенной операцией, и поэтому, например, в тех случаях, когда примеси вводят имплантацией и последующей диффуэией, длительность процесса диффузии не очень существенна, Действительно, изобретатели установили, что скорость, с которой вводимые легирующие примеси диффундируют в поликристаллический кремний на боковой стенке ступеньки, значительно меньше скорости, с которой примеси диффундируют в участки поликристаллического кремния на области нижней поверхности, Считается, что эта существенная разница скоростей связана с тем, что диффузия примесей через границы зерен происходит труднее, и с тем, что зерна поликристаллического кремния так растут или так выстраиваются, что границы зерен стремятся выстроиться перпендикулярно лежащей под ними поверхности. Таким образом, диффузия ионов бала вниз, в участки поликристаллического кремния в области нижней поверхности должна происходить преимущественно вдоль границ зерен, в то время как диффузия, необходимая для того, чтобы примеси проникали в участок поликристаллического кремния боковой стенки, происходит преимущественно через границы зерен и намного медленнее.

Легирующие примеси можно имплантировать в кремниевый слой перед максированием кремниевого участка в области нижней поверхности. Затем кремниевый участок в области нижней поверхности можно маскировать нанесение" текучего материала на кремниевый слой, гобы оставить легиованный кремниевый участок.на верхней поверхности ступеньки открытым, дав возможность вытравливания легированного кремниевого участка, Затем имплантированные примеси диффундируют через кремниевый слой. Такая схема имеет то преимущество, что длительность операции диффузии не так существенна, поскольку после удаления открытого кремниевого участка с верхней поверхности ступеньки диффузия примесей может происходить только из кремниевого участка на области поверхно.— сти, прилегающей к ступеньке. что уменьшает опасность легирования кремниевого участка боковой стенки во время процесса диффузии. Кремниевый слой можно избира1830156

45 образом, чтобы изолирующий слой, покры- 50 вающий боковую стенку ступеньки, отделял ласти. В таком осуществлении открытый участок изолирующего слоя. на боковой 55 тельно травить для удаления нелегированного кремниевого участка боковой стенки перед маскированием легированного кремниевого участка в области нижней поверхности, либо, в альтернативном варианте, нелегированный кремниевый участок боковой стенки можно удалить после удаления легированного кремниевого участка на верхней поверхности ступеньки.

Ц других примерах текучий материал для маскирования кремниевого участка в области нижней поверхности с целью оставить открытым кремниевый участок на верхней поверхности ступеньки можно нанести до введения легирующих примесей, а затем избирательно окислять открытый кремниевый участок на верхней поверхности ступеньки, что позволит вводить легирующие примеси, используя окисный колпачок, образованный на верхней поверхности ступеньки, в качестве маски. Зто имеет то преимущество, что легирующие примеси не вводятся в кремниевый участок на верхней поверхности ступеньки. что еще больше снизит вероятность нежелательной диффузии легирующих примесей в кремниевый участок боковой стенки.

Окисный колпачок можно сформировать простым приемом, создав антиокислительный слой на кремниевом слое до нанесения текучего материала, используя текучий материал в качестве маски для удаления антиокислительного слоя с кремниевого участка на верхней поверхности ступеньки и затем окисляя открытый кремниевый участок.

В другом варианте окисный колпачок можно сформировать, вводя различные

1римеси, например, имплантируя ионы мышьяка, в открытый кремниевый участок на верхней поверхности ступеньки после формирования маски иэ текучего материала, удалив маску из текучего материала и затем избирательно окислив кремниевый слой, чтобы кремниевый участок, в который были введены различные примеси, окислялся быстрее, чем остальная часть кремниевого слоя, Ступеньку можно сформировать таким легированный кремниевый участок на области нижней поверхности от приборной обстенке ступеньки можно затем удалить с .боковой стенки и со следующего слоя кремния, нанесенного на легированный кремниевый участок, боковую стенку и верхнюо поверхность ступеньки, Затем легирующие

20 примеси можно заставить диффундировать из легированного кремниевого участка в лежащий под ним слой кремния, а нелегированные участки следующего кремниевого слоя избирательно вытравить.

Зто имеет то преимущество, что легированный кремниевый участок контактирует только с верхней частью приборной области. Зто имеет особые преимущества в тех случаях, когда, например, во время последующей обработки легирующим примесям дают диффундировать из легированного кремниевого участка, чтобы создать в приборной области контактный участок для обеспечения хорошего контакта с приборным участком, т,к. это уменьшает вероятность. формирования контактного участка слишком близко к лежащему ниже слою прибора. Так, пример, если базовый и эмиттерный участки биполярного транзистора должны быть созданы в приборной области и в полупроводниковой подложке под ступенькой создается погруженный участок, образующий часть коллекторного участка прибора, то емкость база — коллектор можно уменьшить, контролируя, как описывалось выше, диффузию легирующих примесей в полупроводниковую подложку так, чтобы контактный участок для контактирования с базовым участком был отделен от погруженного коллекторного участка промежутком.

На фиг. 1 — 5 даны схематические виды в сечении полупроводниковой структуры, иллюстрирующие операции изготовления биполярного транзистора с использованием способа в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 6-8 — увеличенные схематические виды в сечении части полупроводниковой подложки, изображенные на фиг. 1 — 5, для иллюстрации первого осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением: на фиг. 9 — 12 — увеличенные схематические виды в сечении, аналогичные фиг. 6 — 8, для иллюстрации второго осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 13 и 14 — увеличенные схематические виды в сечении, аналогичные фиг, 6 — 8, для иллюстрации третьего осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 15 и 16 — увеличенные схематические виды в сечении, аналогичные фиг. 6-8, для иллюстрации четвертого осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 17 и 18 — увеличенные схематические виды в сечении, аналогичные фиг. 6-8, для иллюстрации пятого осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением; на фиг. 19 и 20 — увеличенные схематические виды в сечении, анало1830156

20

30

45

50 гичные фиг, 6 — 8, для иллюстрации шестого осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением.

Следует иметь в виду, что рисунки выполнены схематично и не в масштабе. В частности, некоторые размеры, такие, как толщина слоев или участков. возможно, ïðåувеличены, а другие размеры уменьшены.

Следует также иметь в виду, что одни и те же или аналогичные элементы имеют одинаковые цифровые обозначения на всех рисунках, На фигурах приняты следующие обозначения: полупроводниковая структура 1, эпитаксиальный слой 2, поверхность 3 структуры 1, слой 4 нелегироввннего поликристаллического кремния, область базы 5, ступень 6, подложка 7, слой 8, изолирующий слой 9, слой 10 нитрида кремния, слой 11 оксида, участок 12 нелегированного поликристаллического кремния, слой 13 оксида кремния, максирующий участок 14, оксидный участок 15, промежуточная приборная область 16, оксидный слой 17, контактный участок 18, область эмиттерв 19, максируюи ий слой 20, защитный слой 21, оксидный слой 22, тонкий оксидный слой 23, изолирующий слой 24, поликристаллический слой

25 кремния, участок 26 на боковой поверхности ступени 6, участок 27 на верхней поверхности ступени 6, участок 28 легированного поликристаллического кремния, боковая поверхность 29 ступени 6, верхняя поверхность 30 ступени 6.

Как показано на фиг. 1-5, полупроводниковая структура 1 содержит в данном примере монокристаллическую кремниевую подложку 7, легированную примесями р-типа проводимости, в которую были имплантированы примеси п-типа проводимости с образованием высоколегированного слоя 8, который затем погрузили в более низко легированный кремниевый эпитаксиальный слой 2 и-типа проводимости, который затем образует приборную область базы 5, как будет описано ниже. Как правило, эпитаксиальный слой может иметь в толщину примерно 1 микрометр и может иметь концентрацию легиоующей примеси около

10 атомов на 1 см .

СтупО ь 6 создают на поверхности полупроводниковой структуры 1 следующим образом. Во-первых, на поверхности стрфстуры создают изолирующий слой слой 9, например, около 50 нм, из оксида кремния или оксинитрида кремния. после чего создают слой 10 нитрида кремния., имеющий толщину, примерно 100 нм с образованием антиокислительного слоя и слоя нелегированного поликристалличеСкого кремния, имеющего толщину около 1,2 микрометров.

После этого создают слой нелегированного поликристаллического кремния обычным методами фотолитографии и травления и подвергают обычному термическому окислению с получением слоя 11 оксида на участке 12 нелеги рованного поликристаллического кремния.

Затем открытые участки изолирующего слоя S и слоя 10 нитрида кремния удаляют при помощи процесса избирательного травления, желательно процесса плазменного травления, либо, например, последовательного травления в горячей фосфорной кислоте и в буферном растворе плавиковой кислоты, Затем в полупроводниковой структуре 1 вытравливают углубление, используя в качестве маски слой 11 оксида. Углубление может быть в виде канавки глубиной около 0,8 мкм, чтобы, например, канавки не проникали в слой 8. Эпитаксиальный слой 2 может быть слегка недотравлен, чтобы облегчить последующую обработку.

Затем создают еще один антиокислительный слой, содержащий слой 13 оксида кремния и слой нитрида кремния. Загем анизотропно травят слой нитрида кремния, например, методом плазменного травления фторгидратом углерода, чтобы удалить части слоя нитрида кремния, лежащие на поверхностях, параллельных эпитаксиальному слою 2 и слою 8, в результате чего остается антиокислительный маскирующий участок 14 из нитрида кремния на боковой стенке канавки, как показано на фиг, 1. Затем открытые кремниевые поверхности подвергают обычной обработке термическим окислением для получения оксидного участка 15. Затем можно удалить маскирующий участок 14 и лежащий под ним слой 13 оксида кремния, оставив ступеньку 6, ограниченную оксидным участком

15, который в данном примере создает область поверхности 3 полупроводниковой структуры 1.

После формирования ступени 6 осаждают слой 4 нелегированного поликристаллического кремния посредством традиционной технологии химического осаждения паров. При помощи одного из нижеописанных методов обрабатывают слой 4 нелегированного поликрисаллического кремния для получения, как показано на фиг, 2, сравнительно плоского участка 28 легированного поликристаллического кремния нв поверхности 3 полупроводниковой структуры 1 для контвктирования с областью базы 5 и с областью коллектора, 1830156

30

50

Затем слой 11 оксида и открытые области слоя 10 нитрида кремния, если они еще остаются после формирования сравнительно плоского участка 28 легированного поликристаллического кремния, вытравливают и имплантируют акцепторные ионы, например, ионы бора, для создания промежуточной приборной области 16 р-типа проводимости, прилегающей к участку 28 легированного поликристаллического кремния, как показано на фиг. 3, В другим варианте акцепторные ионы можно имплантировать после удаления участка 12 нелегированного поликристаллического кремния.

Затем участок 12 нелегированного поликристаллического кремния удаляют при помощи соответствующего избирательного травителя, например, гидроокиси калия или гидроокиси натрия, как описывалось выше, а открытый кремний покрывают оксидным слоем 17 термическим окислением аналогичног тому, как это делается при получении оксидного участка 15. При высокотемпературной обработке для получения оксидного слоя 17 диффузия примесей р-типа из участка 28 легированного поликристаллического кремния приводит к образованию высоколегированного контактного участка 18 р-типа проводимости между участком 28 легированного поликристаллического кремния и промежуточной приборной областью

16, в результате чего получается структура, изображенная на фиг. 4.

Затем вытравливают изолирующий слой 9 и слой 10 нитрида кремния, после чего имплантируют примеси р-типа-проводимости, создавая область базы 5 р-типа проводимости и область эмиттера 19 и-типа проводимости в эпитаксиальном слое 2, который, в свою очередь, образует область коллектора. Затем обычным способом открывают контактные окна и производят металлизацию, создавая контакты базы В, эмиттера Е и коллектора С, как показано на фиг. 5.

На фиг. 6-8 представлены увеличенные виды полупроводниковой структуры 1, на которых иллюстрируется первый пример реализации способа в соответствии с настоящим изобретением для формирования сравнительно плоского участка 28 легированного поликристаллического кремния:, как показано на фиг, 2.

В этом примере после осаждения слоя

4 нелегированного поликристаллического . кремния легирующие примеси, s данном случае ионы бора, имплантируют в поверхность слоя повикристаллического кремния, как показано стрелками Х на фиг, 6. Дозу и энергию имплантации ионов бора выбирают такими, чтобы получающаяся поверхностная концентрация после диффузии была больше 6 10 атомов на 1 см, для чего

1 требуется доза имплантации, равная, например, при толщине слоя поликристаллического кремния 0,6 мкм, более 3,6 10 атомов на 1 см2, а на практике около 1016 атомов на 1 см, Когда используются ионы

BF . энергия имплантации может составлять 120 КэВ (килоэлектронвольт), а когда

+ используются ионы В, энергия имплантации может составлять 40 КэВ. Вследствие анизотропного характера ионной имплантации, как показано стрелками, ионы имплантируются в поверхность участка 27 поликристаллического кремния на верхней поверхности ступени 6 и в область поверхности 3 полупроводниковой структуры 1, но не имплантируются сколько-нибудь значительно в участок 26 на боковой поверхности ступени 6, которая имеет поверхность, расположенную приблизительно параллельно направлению имплантации, и фактически маскирована от имплантации участком 27 на верхней поверхности ступени 6.

После операции имплантации полупроводниковую структуру 1 подвергают термической обработке, чтобы дать возможность имплантированным ионам продиффундировать в поликристаллический кремний на заранее заданную величину, В этом примере полупроводниковую структуру 1 можно нагревать примерно до 925 С примерно в течение 2 5 3 ч для этой цели, хотя длительность диффузии, которая необходима, естественно зависит от выбранной температуры и от толщины и структуры слоя поликристаллического кремния, Длительность диффузии следует выбирать таким образом, чтобы имплантированные ионы слабо диффундировали в участок

26 поликристаллического кремния на боковой поверхности ступени 6. На практике, как установили изобретатели, длительность диффузии не так существенна, поскольку, как оказалось, скорость, с которой ионы бора диффундируют в участок 26 поликристаллического кремния на боковой поверхности ступени 6, значительно меньше скорости, с которой имплантированные ионы бора диффундируют вниз через толщу участков 27 и

28 поликристаллического кремния. Вероятно, это существенное различие скоростей связано стем, что диффузия примесей через границы зерен затруднена. и с тем, что зерна поликристаллического кремния стремятся расти и выстраиваться так, что границы зерен стремятся выстроиться перпендикулярно ниэяежащей поверхности. Поэтому

1830156

12 диффузия ионов бора вниз в участки 27 и 28 преимущественно должна происходить вдоль границ зерен, в то время, как направление диффузии. необходимое для того, чтобы примеси попали в участок 26 поликристаллического кремния — это преимущественно поперек границ зерен и намного медленнее.

Пунктирными линиями на фиг. 6 приблизительно показана степень диффузии ионов бора после вышеописанного процесса диффузи и, таким образом, показан, размер участка 26 нелегированного поликристаллического кремния на боковой поверхности ступени 6, Затем открытый слой поликристаллического кремния подвергают процессу травления, при котором избирательно травят участок 26 нелегированного поликристаллического кремния на боковой поверхности ступени 6, чтобы получить структуру, изображенную на фиг, 7. Может быть использован любой подходящий травитель, например, гидроксид калия или гидроксид натрия.

Затем на структуру наносят текучий материал, например, фоточувствительный резист, используя традиционное маскирование и литографические приемы, чтобы сформировать маскирующий слой 20, изображенный на фиг. 8, который маскирует участок 28 легированного поликристаллического кремния, но который оставляет открытым участок 27 легированного поликристаллического кремния на верхней поверхности ступени 6. Затем открытый участок 27 легированного поликристаллического кремния на верхней поверхности ступени

6, изображенный пунктиром на фиг. 8 удаляют, используя в качестве маски маскирующий слой 20, при помощи соответствующего травителя, например, смеси НИОз-HF, или процесс плазменного травления, чтобы получить структуру, изображенную на фиг. 2. После этого маскирующий слой 20 удаляют традиционными средствами, чтобы относительно плоский участок 28 легированного поликристаллического кремния остался, как показано на фиг.

2, давая возможность обеспечить электрический контакт с областью базы 5, как было описано выше.

На фиг. 9-12 проиллюстрирован второй пример осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением для формирования относительно плоского участка легйрованного поликристаллического кремния 28. изображенного на фиг, 2.

Как показано на фиг. 9, после осаждения слоя 4 нелегированного поликристалли5

55 ческого кремния вышеописанным образом на поликристаллическом кремнии формируют тонкий защитный слой 21, В этом примере тонкий защитный слой 21 — это тонкий слой термического окисла, сформированного для защиты поликристаллического кремниевого слоя и при желании его можно не предусматривать.

Затем имплантируют ионы бора в соответствии с вышеописанным. причем пунктиром 1/Ч на фиг. 9 схематически показана глубина проникновения имплантированных ионов бора. Тонкий защитный слой 21 термического оксида действует как дополнительная маска, препятствующая имплантации ионов бора в участоку 26.

Далее, вместо термической обработки полупроводниковой структуры 1, чтобы заставить имплантированные ионы диффундировать в слой 4 нелегированного поликристаллического кремния, наносят и придают конфигурацию текучему материалу, например, фоточувствительному резисту, в соответствии с вышеописанным, чтобы сформировать маскирующий слой 20 (фиг. 9), оставляющий открытым участок 27 имплантированного поликристаллического кремния, на верхней поверхности ступени

6, Открытый поликристаллический кремниевый слой 27 и лежащий на нем тонкий слой окисла затем вытравливают при помощи жидкого травителя, например, НИОз-HF. В течение этого процесса тонкий защитный слой 21 играет роль барьера для травителя.

Либо проводят травление изотропной или анизотропной, чтобы получить структуру, изображенную на фиг. 10.

Затем маскирующий слой 20 удаляют при помощи традиционных смесей HF, которые удаляют также и тонкий защитный слой

21, а затем полупроводниковую структуру 1 подвергают термической обработке, описанной выше, проводя диффузию имплантированных ионов бора вниз, формируя участок 28 легированного поликристаллического кремния. После предписанного периода диффузии (примерно 2,5 — 3 ч), когда полупроводниковая подложка нагревается до 925 С, а слой 4 поликристаллического кремния имеет толщину около 0,6 мкм, открытую часть слоя 10 нитрида кремния удаляют, используя в качестве маски участок 12 нелегированного поликристалли еского кремния, и получают структуру, изображенную на фиг. 11.

Затем нелегированный кремниевый участок 26 на боковой поверхности ступени

6 удаляют при помощи вышеописанного процесса избирательного травления (гидроокись калия или гидроокись натрия), одно13

1830156 временно удаляя открытый участок 12 неле ированного поликристаллического кремния, как показано на фиг. 12. Таким образом, в данном примере результатом образования сравнительно плоского участка

28 легированного поликристаллического кремния является структура, аналогичная изображенной на фиг, 3. но с удаленным участком 12 нелегированного поликристаллического кремния, В этом примере примеси, предназначенные для формирования промежуточной приборной области 16, могут быть введены, используя в качестве маски просто остающийся слой 10 нитрида кремния, либо промежуточную приборную область 16 можно не предусматривать, чтобы связь между участок 28 легированного поликристаллического кремния и областью базы 5 была непосредственно через контактный участок 18. Последующие операции способа осуществляются в соответствии с вышеописанным со ссылкой на фиг. 4 и 5 с формированием оксидного слоя 17 и т.д., чтобы получить структуру биполярного транзистора, изображенную на фиг. 5, На фиг. 13 и 14 описан третий вариант способа формирования участка 28 легированного поликристаллического кремния, И в этом случае слой 4 нелегированного поликристаллического кремния покрывают тонким защитным слоем 21. Однако, в этом примере тонкий защитный слой 21 имеет вид антиокислительного слоя, в частности, слоя нитрида кремния.

И в этом случае наносят маскирующий слой 20 из текучего материала и задают ему конфигурацию так, как описано выше, оставляя открытым поликристаллический . кремниевый участок 27 на верхней поверхности ступени 6, покрытый нитридом кремния, Затем открытый нитрид кремния удаляют, формируя структуру, изображенную на фиг. 13, после чего удаляют маскирующий слой 20, Затем полупроводниковую структуру 1 подвергают обработке термическим окислением, аналогичной вышеописанной, для формирования оксидного участка 15, в результате чего получается защитный оксидн ый слой 22 на открытом поликристаллическом кремниевом участке

27. Защитный слой 21 нитрида кремния подвергают анизотропному травлению, удаляя нитрид кремния (изображенный пунктиром на фиг. 14) с поверхности 3 полупроводниковой структуры 1.

Затем ионы бора, как показано стрелками Х на фиг. 14, имплантируют в èîâ ðõность открытого поликристаллического кремниевого участка и проводят их диффуэианный процесс с нитридом бора. Затем остальную часть защитного слоя 21 нитрида

10 кремния и оксидный слой 22 вытравливают, 20

23

35 Затем имплантируют и диффундируют ионы бора, как описано выше со ссылкой на фиг. 13 и 14, и после удаления оксидного

55 зию в соответствии с вышеописанным. В этом примере, поскольку поликристаллические кремниевые участки 26 и 27 закрыты защитным слоем, то при желании вместо процесса имплантации для введения ионов бора в открытый участок поликристаллического кремния можно испольэовать диффуоставив бткрытыми нелегированные поликристаллические кремниевые участки 26 и

27, чтобы избирательно вытравить их с получением структуры, изображенной на фиг, 2.

На фиг, 15 и 16 изображен вариант вышеописанного способа со ссылкой на фиг.

13 и 14, на которых защитный слой 21 отсутствует, и после формирования маскирующего слоя 20 имплантируют ионы мышьяка в открытую область поверхности поликристаллического кремниевого участка 27. После удаления маскирующего слоя 20 полупроводниковую структуру 1 снова подвергают термическому влажному окислению при температуре, примерно, от 700 до

850 С, при которой поликристаллический кремниевый участок 27 окисляется намного быстрее, чем нелегированные поликристаллические кремниевые участки, в результате чего снова формируется сравнительно толстый оксидный слой 22, в то время как на нелегированных поликристаллических участках формируется тонкий .оксидный слой слоя 22 и тонкого оксидного слоя 23 поликристаллические кремниевые участки 26 и

27 снова избирательно вытравливают, в результате чего получается структура, иэображенная на фиг. 2.

В каждом иэ вышеописанных примеров маскирующий участок 14 нитрида кремния удаляют с боковой поверхности ступени 6, после формирования оксидного участка 15.

Однако, в следующих двух примерах маскирующий участок 14 нитрида кремния и тонкий оксидный слой 23, который образует маскирующий участок 14 нитрида кремния во время формирования оксидного участка

15. оставляют на месте.

На фиг. 17 изображена ситуация после того, как был сформирован участок 28 легированного поликристаллического кремния, как бь ло показано выше на фиг. 6 — 8 или на фиг, 13 и 14 или фиг, 15 и 16, но с неудалей ным маскирующим участком 14 нитрида кремния после, формирования оксидного участка 15: В зто примере открытую часть

1830156

50 мэксирующего участка 14 нитрида кремния затем удаляют, оставив участок 28 легированного поликристаллического кремния отделенным от приборной области, образованной эпитаксиальным слоем 2, посредством изолирующего слоя 24, причем

"сэндвич" состоит из остальной части слоя

13 оксида кремния, максирующего участка

14 нитрида кремния и лежащего сверху тонкого Оксидного слоя 23, Затем осажают еще один поликристаллический слой 25 кремния, кэк показано на фиг, 18, и полупроводниковую структуру нагревают до температуры, например, около

925 С примерно в течение 90 мин, чтобы заставить диффундировать ионы бора из участка 28 легированного поликристаллического кремния в лежащий поверх участок еще одного поликристаллического слоя 25 кремния, Затем нелегированные участки поликристаллического слоя 25 кремния избирательно вытравливают, получая сравнительно плоский легированный поликристэллический кремниевый составной участок, состоящий из участка 28 легированного поликристаллического кремния и лежащего сверху легированного участка поликристаллического слоя 25 кремния.

Затем полупроводниковую структуру 1 подвергают последующим операциям обработки, как описано выше, при которых формируется контактный участок 18 (см. фиг. 4) в результате диффузии бора из легированного участка поликристаллического слоя 25 кремния. В этом примере, однако, присутствие "сэндвича" с изолирующим слоем 24 обеспечивает диффузию бора из легированного поликристаллического кремния вблизи поверхности эпитаксиального слоя 2. в результате чего расстояние, по которому бор должен диффундировэть, чтобы достичь слоя 8, увеличивается, что приводит к тому, <то увеличивается промежуток между контактным участком и слоем 8, в результате, уменьшается емкость база-коллектор в готовом транзисторе, что должно обеспечивать улучшение частотной характеристики.

В видоизмененном способе, аналогичном вышеописанному, со ссылкой на фиг. 17 и 18, после удаления поликристаллического кремниевого участка 27 слой 11 оксида вытравливают и получают структуру, изобра:кенную на фиг. 19. Затем удаляют маскирующий слой 20 и избирательно вытравливают открытый слой 10 нитрида кремния и изолирующий слой 24. Затем

ыаждают еще один нелегированный поли ристэллический слой 25 кремния и получают структуру, показанную на фиг. 20, мревают полупроводниковую структуру 1, 5

40 например, до температуры 925" С в течение

90 мин, осуществляя диффузию ионов бора из участка 28 легированного поликристаллического кремния в лежащий сверху участок поликристаллического слоя 25 кремния.

Затем нелегированные участки поликристаллического слоя 25 кремния избирательно вытравливают вместе с участок 12 нелегированного поликристаллического кремния при помощи, например, гидроокиси калия или гидроокиси натрия, в результате чего получается. как показано в виде изображенных пунктиром на фиг. 20 нелегированных участков слоев поликремния, структура, аналогичная изображенной на фиг, 12. И в этом случае то обстоятельство, что легированный поликристаллический кремний контактирует только с верхней частью эпитаксиального слоя 2. обеспечивает достаточно большой промежуток между контактным участком 18, образованным диффузией бора из легированного поликристаллического кремния, и слоем 8, что уменьшает емкость база-коллектора.

Хотя выше были описаны различные осуществления на примере изготовления биполярного транзистора п-р-п-типа, изображенного на фиг. 5, способ, реализующий настоящее изобретение. может использоваться при изготовлении других типов биполярных транзисторов с контактом базы на боковой стенке, может также использоваться при изготовлении полевых транзисторов с изолированным затвором. Способ, реализующий настоящее изобретение, может использоваться в любом приборе, е котором требуется создать контакт с приборным участком при помощи легированного относительно плоского участка осажденного кремния.

Следует иметь в виду, что, хотя в способах. Описанных выше, слой 4 нелегированного поликристаллического кремния осаждают в виде поликристаллического кремниевого слоя, в другом варианте его можно осадить в виде аморфного слоя, а затем рекристаллизовать, например. в процессе термической обработки, чтобы вызвать диффузию имплантированных ионов бора. Кроме того, возможно использование не ионов бора. а других легирующих примесей, если имеется соответствующий травитель, который травит нелегированный поликристаллический кремний избирательно по отношению к легированному поликристаллическому кремнию. Кроме того, типы проводимостей, приведенные выше, могут быть заменены на противоположные. чтобы можно было изготовить, например, бипо1830156

30

40

50

55 лярный транзистор р-и-р-типа в предположении, что имеются легирующий материал и-проводимости и соответствующий травитель, позволяющий избирательно травить нелегированный поликристаллический кремний, Формула изобретения

1. Способ изготовления полупроводниковых приборов, включающий создание области прибора в полупроводниковой структуре, осаждение слоя кремния, локальное легирование его участка, предназначенного для контактирования с элементами прибора, и удаление селективным вытравливанием нелегированного участка слоя кремния, о т л и ч а ю щ им с я тем, что, с целью упрощения способа, приборную область создают путем формирования меза-области на поверхности полупроводниковой структуры, локальное легирование участка слоя кремния проводят так, что участок на боковой стенке меза-области экранируют от легирующих примесей, а часть слоя кремния на верхней поверхности меза-области локально удаляют.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осаждаемый слой кремния имеет поликристаллическое строение.

3. Способ по и. 1, отличающийся тем, что перед локальным удалением слоя кремния на верхней поверхности меза-области участок слоя кремния на поверхности полупроводниковой структуры смежно с боковой стенкой меза-области маскируют путем нанесения на.поверхность текучего материала так, что часть слоя кремния ha верхней поверхности ступени остается открытой, 4, Способ по и. 3, о тл и ч а ю щий с я тем, что локальное легирование участка слоя кремния, который предназначен для контактирования с элементами прибора, осуществляют посредством ввода ионов легирующих примесей в слой кремния перед нанесением текучего материала на поверхность полупроводниковой структуры с последующей диффузией этих примесей в слой кремния после локального удаления

его участков на верхней поверхности мезаобласти.

5. Способ по одному из пп, 1-4, о т л ич а ю шийся тем, что локальное легирование слоя кремния осуществляют ионами бора.

6. Способ по и. 1, о т л и ч à ю щ ий с я тем, что перед локальным легированием слоя кремния формируют стойкую к окислению пленку, часть слоя кремния смежно е боковой стенкой меза-области маскируют путем нанесения текучего материала на поверхность пол уп роводн и ко вой структуры, оставляя часть стойкой к окислению пленки открытой на верхней поверхности меза-области, открытый участок пленки. стойкой к окислению, удаляют. текучий материал удаляют, открытый участок слоя кремния окисляют, а е качестве маски для экранирования части слоя кремния на боковой стенке мезаобласти от легирующих примесей при локальном легировании участков слоя кремния используют окисленный участок слоя кремния на верхней поверхности мезаобласти, 7, Способ поп. 1, отл и ч а ю щи йс я тем, что перед локальным легированием слоя кремния часть этого слоя кремния смежно с боковой стенкой ступени маскируют путем нанесения текучего материала на поверхность так. что часть слоя кремния остается открытой на верхней поверхности меза-области, открытую часть слоя кремния легируют примесями, которые ускоряют по-, следующее окисление кремния, удаляют текучий материал и осуществляют окисление структуры, в качестве маски для экранирования части кремния на боковой стенке меза-области от,легирующих п римесей при локальном легировании части слоя кремния используют окисленный участок слоя кремния, образованного на верхней поверхности меза-области.

8. Способ по одному из пп. 1-7. о т л ич а ю шийся тем, что перед осаждением на поверхности полупроводниковой структуры слоя кремния на боковой стенке мезаобласти, ограничивающей часть подложки, предназначенной для элементов прибора, формируют диэлектрическую пленку. причем после удаления нелегированных участков слоя кремния на верхней поверхности меза-области открытую часть диэлектрической пленки на боковой стенке меза-области удаляют, осаждают дополнительный слой кремния, и ро водят диффузию примеси из легированных участков слоя кремния в дополнительный слой кремния и нелегированные участки дополнительного слоя кремния селективно вытравливают

9, Способ по одному из пп. 1 — 8, г, т л ич а ю шийся тем, что формируют области базы и эмиттера транзистора прибора, которые изолированы от легированной части кремния, из которой осуществляют диффузию примесей в приборную область для создания контакта между легированным кремнием и областью базы.

1830156

12

-4 9

)1

12

Z

2N

11

12

Z.7

ll

12

9 г

И

12

Ю

20

1830156

Ф(/Р д

72

Ю --7

2

1830156

4 74

15 уие. Е7

А г

24 15

15 фиг 8

12

@ /9 А

/ (4 се. Ю

Редактор

Заказ 2494 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

12

9 и

12

l0

2

-1

Составитель И. Багинская

Техред М.Моргентал Корректор С. Лисина

12

2. 1