Способ изготовления мдп интегральных схем

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕН^ МДП ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, включающий последовательное создание на исходной полупроводниковой пластине слоя ди-.электрика и проводящего слоя, преимущественно слоя поликристаллического кремния, вскрытие в последнем окон путем фотолитографического травления и формирование в полупро- ВОДНИКО1ЮЙ пластине разнолегированных областей путем ионного-легирования соответствующих областей, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости процесса и увеличения процента выхода годных интегральных схем, все окна в проводящем слоем.поликристаллического кремния вскрывают одновременно в одной операции фотолитографического травления, а перед каждой опера1шей легирования проводят промежуточное маскирование фоторезистом не подлежащих легированию областей. / '(ЛСОсоCD00

(19) (! I ) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(sI) Н 01 L 21/82

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

l1O ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 i ) 2519085/18-25 (22) 16.08,77 (46) 07.05.85. Бюл. 1;- 17 (72) В.А. Лепилин, Г.К. Самыгина, А.А. Столичнов, Д.Л. Феофанова и В.С. Черняк (53) 621.382(088.8) (56) 1. Патент США Ф 3576478, кл. 317-235, опублик. 1971.

2, HUAg CHAng LiN, jL, На?.SOR, р.j. HAYES, I EEE Trsnsaction on

Electron Devicls ч. ED-19, Р 11, 1972, р. 1199-1200, 3. Комплект .ехнологической документации СБ7 344 128 мк (прототип). (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЧ ЩП

ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, включающий последовательное создание на исходной полупроводниковой пластине слоя ди- . электрика и проводящего слоя, преимущественно слоя поликристаллического кремния, вскрытие в последнем окон путем фотолитографического травления и формирование в полупроводниковой пластине разнолегированных областей путем ионного.легирования соответствующих областей, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения трудоемкости процесса и увеличения процента выхода годных интегральных схем, все окна в проводящем слоем поликристаллического кремния вскрывают одновременно н одной операции фотолитографического травления, а перед каждой операцией легирования проводят промежуточное маскирование фоторезистом не подлежащих легированию областей.

719398

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к технологии изготовления ИДП интегральных схем, и может быть использовано при изготовлении интегральньгх схем с 5 кремниевым затвором, содержащих области с различным уровнем или типом легирования (схемы с каналом р-типа, п-тина, на взаимодополняющих транзисторах и т.д.). .1Î

Среди основных проблем, стоящих при изготовлении интегральных схем можно выделить такие как снижение трудоемкости, повышение технологичности (в том числе использование в 15 техпроцессе минимального количества операций, требующих прецизионного выполнения), повышение выхода годных схем. Анализ показывает, что наиболее трудоемким процессом и од- 0 иовременно процессом, характеризующимся высоким уровнем технологических потерь, является фотолитогра4рическое травление. Все это усугубляется при травлении слоев поликрис- 25 таллического кремния вследствие невосироизводимости структуры этого слоя и изменения ее в результате воздействия технологических операций, таких как термообработка, ионная имплантация и т.д.

Известен способ изготовления МДП .интегральных схем с кремниевым затвором, включающий формирование на поверхности исходной полупроводниковой пластины слоев диэлектрика и поликристаллического кремния; проводят фотолитографию, травление слоя поликристаллического кремния для создания затвора, следующим фотолитографичес- 4О ким травлением в слое диэлектрика вскрываются окна, в которйе проводят диффузию для создания истоков и стоков. Далее следуют операции окисления; вскрытия контактных окон, металлизации и формирования разводки (1) .

Недостаток известного способа в том, что в нем из четырех фотолитографических операций лишь одна проводится по слою поликрйсталлическогс кремния, а также в том, что с помощью этого способа могут изготавливаться интегральные схемы, содержащие области лишь с одинаковым уровнем легирования.

Известен также способ изготовления МДП интегральный схем на взаимодополняющих транзисторах с кремние— вым затвором, состоящий в следующвм; после формирования н кремниевой пластине и-типа р-областей карманов и

4р-областей истоков и стоков транзисторов с каналом р-типа, пластину окисляют для создания затворного диэлектрика и проводят осаждение слоя поликристаллического кремния. Фотолитографическим травлением в слоях поликристаллического кремния и окисла вскрывают окна и проводят диффузию фосфора, в результате чего образуются п области истоков и стоков транзисторов с каналом и-типа. Следующим фотолитографическим травлением слоя поликристаллического кремния удаляют его с областей истоков и стоков транзисторов с каналом р-типа и отсекают затворы от остального слоя.

Далее следует окисление, вскрытие контактных окон, металлизация и фотолитография по слою метаплизации (2 .

Таким образом с помощью этого способа можно создавать интегральные схемы, содержащие области п- и р-типов проводимости.

Недостаток известного способа в том, что он требует две фотолитографических прецизионных операции травления поликристаллического кремния, так как первым травлением задается ,длина канала п-канального транзистора, а вторым — степень перекрытия затвором областей истока и стока.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления

МДП интегральных схем, включающий создание на исходной полупроводниковой пластине проводящего слоя, преимущественно слоя диэлектрика и поликристаллического кремния, вскрытие в последнем окон путем фотолитографического травления и формирова-, ние в полупроводниковой пластине разнолегированных областей путем последовательного ионного легирова-. ния соответствующих областей (3) .

Таким образом, этот способ позволяет изготавливать ИДП интегральные схемы, содержащие област-" с различным уровнем легиррвания — области истоков-стоков и облает -. резисторов.

Основной- недостаток такого способа состоит в том, что из пяти фотолитографических операций три проводят по слою, поликристаллического кремния, причем вторая и третья опе

719398

На фиг. 1 упрощенно показана в раз резе исходная пластина после выращирации проводятся по слою, структура поверхности которого отличается от структуры объема вследствие нарушений, возникающих при внедрении ио= . нов. В соответствии с этим выход год- ных структур на второй и третьей фотолитографических операциях травления в среднем в два раза ниже, чем на первой. Помимо сказанного, лучшие результаты на первом травлении 10 обусловлены возможностью визуального контроля травления по уменьшению диаметра пятна, соответствующего невытравленной области пластины, При исчезновении пятна травление 15 прекращают, вынимая пластину из травителя. Яа следующих операциях эта возможность отсутствует, так как на пластине уже имеется рисунок первого травления.

Целью.изобретения является снижение трудоемкости изготовления и увеличение выхода годных интегральных схем.

Поставленная цель достигается д тем, что все окна в проводящем слое поликристаллического кремния. вскрывают одновременно в одной операции фотолитографического травления, а перед каждой операцией легированйя проводят промежуточное маскирование фоторезистом не подлежащих легированию областей.

Таким образом независимо от числа областей с различным легированием, 35 лишь одно фотолитографическое травление проводится по слою поликрем-. ния. Остальные фотолитографические операции проводятся.по слою, использованному в качестве маски.

Материал маски выбирается с учетом вида и режима легирования. При ,легировании ионной имплантацией с энергией до 100 кэВ в большинстве .случаев для маскирования может быть использован слой фоторезиста. При больших энергиях, что применяются весьма редко, наиболее технологичной маской является слой алюминия.

В случае легирования диффузией наиболее подходящие маски — окиси кремния, наносимые разложением тетр-этоксисидана или моносилана, а также нитрид кремния. Фотолитографическое травление указанных слоев непредставляет: . каких"либо трудностей. вания слоев окисла и поликристаллического кремния; на фиг. 2 — пластина после вскрытия окон в слое поликристаллического кремния; на фиг. 3— то же, вид сверху; на фиг . 4 — пластина после первого легирования; на фиг. 5 — то же вид сверху; на фиг, 6 — пластина после второго легирования; на фиг. 7 — то же, вид сверху; на фиг. 8 — пластина с межслойной изоляцией; на фиг. 9 — пластина после металлизации; на фиг. 10— пластина после металлизации, вид сверху.

Примером конкретного выполнения изобретения может служить процесс изготовления ИДП интегральной схемы с кремниевым затвором и кайалом р-типа, содержащей помимо транзисторов, нагрузочные резисторы, При изготовлении такой ИДП интегральной схемы на поверхности крем- ниевой пластины 1 и-типа с удельным сопротивлением 7,5 ом-см последовательно формируют слой окиси кремния 2 толщиной 1500-2000 А, получаемый термическим окислением в сухом о кислороде при Т = 1150 С, и слой поликристаллического кремния 3, получаемый разложением моносилана при

Т = 850 С (см. фиг. 1). В процессе выращивания поликристаллический кремний 3 легируется бором. На первой фотолитографической операции (см. фиг. 2) в слое поликристаллического кремния 3 вытравливают окна, включающие области истоков 4, стоков 5, резисторов 6, контактов к резисторам 7, а также области 8, соединяющие затворы 9 с остальным слоем поликристаллического кремния 3 (см. фиг. 2 и 3). При этом полностью формируется конфигурация затворов 9. Момент окончания травления фиксируют по исчезновению на пластине пятна, соответствующего невытравленной области. Далее наносят слой позитивного фОторе зиста толщиной 1 мкм и экспонируют

\ его через соответствующий фотошаблон.

После проявления маска фоторезиста 10 остается над областями резисторов 6 и областями 8 отсечения эатворон 9 (см. фиг.. 4 и 5). Формирование областей истоков 11, стоков 12 и контактов резисторов 13 проводят имплантацией ионов В с энергией

100 кэВ и дозой 500 мккул. При этом области резисторов 6 и области, от719398

5 Ч секак щие затворьг от остального слоя

-поликристаллического кремния, защищены маской фоторезиста 10 и не легируются. фоторезист удаляют в кислородной плазме и снова наносят слой фоторезиста, экспонируя его таким образом, что после проявления маска 10 фоторезиста остается только над областями 8, отсекающими затвор 9 от остального слоя поликристаллического кремния 3. Незащищенными фоторезистивной маской 10 остаются не только области резисторо.-. 6, но и истоки 11 и стоки 12 (см. фиг. 6 и 7).

Это становится возможным вследствие того, что вторая имплантация ионов В (формирование резистора 13) проводится с той же энергией (100 кэВ), но дозой 3 мккул, т.е. на два порядка меньшей, чем в первом случае. Увеличение дозы легирования истоков и стоков на 17 не влияет на характеристики прибора. После снятия фоторезистивной маски 10 наносят межслойную изоляцию 14 (см. фиг. 8), в качестве которой используют окисел кремния толщиной

0,6-0,8 мкм, получаемый вакуумным пиролизом тетрозтоксисилана при

Т = 710 С или другим известным. спо.— собом. В процессе осаждения слой окисла 14 легируют фосфором с концентрацией 1-2Х молярных. Последуюо щая термообработка при Т = 1100 С в течение 15-20 мин преследует цель уплотнения межслойной изоляции 14 и активацию внедренной примеси. При этом происходит разгонка областей истоков 11 и стоков 12 и

5 резисторов 15. Указанный режим обеспечивает необходимый уровень пробивных напряжений р-и-переходов (40 В) и поверхностных сопротивлений областей истоков — стоков 11-12 и резис10 ом торов 14-30 — и 2 ком/д соответстП венно.

Далее следуют обычные операции фотолитографического вскрытия кон15 тактных окон к истокам 11, стокам

12, резисторам 15 и затворам 9, напыление алюминия, выжигание и фотолитографическое формирование металлической коммутации 16 (см. 20 фиг. 9 и 10).

<,, Как и следовало ожидать, выход, годных структур на первой фотолитографической операции (по слою поликристаллического кремния) не отлича- ется от выхода годных на первом травлении по известному способу, на вто рой и третьей фотолитографической операциях (по фоторезистивной маске) выход существенно выше и достигает

90-957. Кроме того, по сравнению с изве тным способом трудоемкость процесса существенно ниже, так как прецизионное травление поликристаллического кремния проводится лишь один раз вместо трех в известном способе.

7 1 9398 ф 10

10 иг. 7 юг б

Фиг. д

4 иг. У

Фиг 10

3ЯКИНИ Заказ 2821/3 Тираж б79 . cHO9

Ив

Филиал ППП Патлат", r. Уагород,ул.йроектваа, 4

Э г

12

Фиг:9 з

15

Л

15