Способ изготовления инжекционных интегральных схем

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНЖЕКЦИОННЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, включающий эпитаксиальное наращивание кремниевого монокристаллического слоя П-типа проводимости на подложку п типа проводимости, формирование, с помощью маскирования и внедрения примесей областей р -активной и р -пасвСЕСОГОЗ 13 3 сивной 6a3j одновременное формирование h -областей коллектора п-р-п транзистора и п -резисторов,создание П -эмиттерного, р -инжекторного, базового и и -коллекторных контактов и И -контактов к h -pe3HCTopaM и металлизированных межсоединений, отличающийся тем, что, с целью увеличения выхода годных интегральных схем, одновременное формирование п -области коллекторов h-p-nтранзисторов и П -резисторов проводят локально после создания р -областей пассивной базы, а подлегирование fl -контактов к коллекторам, эмиттеру и резисторам осуществляют с помощью маскирования п -резисторов и р -кон (Л тактов резистивной маской.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)4 Н 01 L 21 82

®СЕСОЩ й. g

И 13

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЯЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3211467/18-25 (22) 03.12.80 (46) 23.01.86. Бюл. № 3 (72) Л.Ф.Волынчикова, В.Я.Красницкий и Ю.И.Савотин (53) 621.382(088.8) (56) Патент США ¹ 3736477, кл. Н 01.L 21/00, опублик. 1973.

Авторское свидетельство СССР № 707456, кл. Н 01 L 21/82, 1979. (54)(57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ННЖЕК)МОННЫХ ИНТЕГРАПЬНЫХ СХЕМ, включающий эпитаксиальное наращивание кремниевого монокристаллического слоя

П-типа проводимости на подложку 11 типа проводимости, формирование с rioмощью маскирования и внедрения примесей областей р -активной и р -пассивной баз, одновременное формирование h -областей коллектора rl- p- n транзистора и и --резисторов, создание

П -эмиттерного, ft-инжекторного, базового и и -коллекторных контактов и tl -контактов к h -резисторам и металлизированных межсоединений, о т— л и ч а ю щ и-й с я тем, что, с целью увеличения выхода годных интегральных схем, одновременное формирование и -области коллекторов и-р-итранзисторов и П -резисторов проводят локально после создания р -областей пассивной базы, а подлегирование

1)+-контактов к коллекторам, эмиттеру и резисторам осуществляют с помощью

+ маскирования р -резисторов и р -контактов резистивной маской.

98

Изобретение относится к микроэлек. тронике и может быть использовано при производстве полупроводниковых приборов, интегральных схем (ИС).

Известен способ создания полупроводниковых приборов и ИС с инжекционным питанием, в которых базовый ток к каждому усиливающему И-р-п-транзис. тору поступает через отдельный

n-p-и -транзистор, эмиттером которого является р -область, называемая инжектором.

Согласно данному способу на низкоомной кремниевой подложке п -типа проводимости выращивается эпитакси- . альный слой и -типа проводимости.

В нем с помощью процессов маскирования, фотолитографии, загонки и разгонки примесей, напыления металла создают структуру приборов и интегральных схем с инжекционным питанием.

Однако этот способ создания инжекционных приборов и ИС не обеспечивает формирования п -резисторов без проведения специальных процессов маскирования и фотолитографии под эти области.

Наиболее близким техническим решением является способ изготовления инжекционных интегральных схем, включающ и эпитаксиальное наращивание крем. ниевого монокристаллического слоя п-типа проводимости на подложку n -типа проводимости, формирование с помощью маскирования и внедрения примесей областей $ -активной и р -пассивной баз, одновременное формирование и областей коллектора n-p-и -транзистора и и -резисторов, создание п -эмиттерного, Р -инжекторного, базового и и -коллекторных контактов и h контактов к и -резисторам и металлизированных межсоединений.

Согласно этому способу на низкоомной кремниевой монокристаллической подложке п --типа проводимости выращивается эпитаксиальный слой

il --типа проводимости, формируются области активной базы не только в ба. зовых и инжекторных областях, но и в областях и -резисторов, затем по всей поверхности Р -слоя создают слой и-типа проводимости с низкой концентрацией примеси, в котором при формировании р -областей одновременно создают П -области коллектора в-p-n-транзисторов и п -резисторов. Затем создаются области коллекторного и базового контакта и метал6236 2 лизирование межсоединения. Однако . известный способ создания инжекционных приборов и ИС имеет значительную невоспроизводимость параметров уси5 ливающего n- q-и -транзистора из-за колебаний удельного сопротивления и толщины эпитаксиального слоя и концентраций в слаболегированных

p — - и и -слоях, Кроме того, этот способ обнаруживает низкое качество изоляции шины питания, соединяющей все инжектора схемы, и п-эпитаксиаль. ного слоя (земли) из-за утечек переходов в п-р-и -транзисторе, возникаю15 щих вследствие дефектности структуры в.инжекторных областях, образующейся из-эа многократных имплантаций или диффузий примесей (р, n, p ) в эту область..Оба эти фактора сильно снижают процент выхода годных.

Цель изобретения — увеличение выхода годных интегральных схем.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления инжекционных интегральных схем, включающем эпитаксиальное наращивание кремниевого монокристаллического слоя и -типа проводимости на подложку и -типа проводимости, формирование с помощью маскирования и внедрения примесей областей р -активной и q — пассивной баз, одновременное формирование и -областей коллектора

n-q-n -тразистора и h -резисторов, создание и -эмиттерного, р -инжектор+ Ф» ного, базового и п -коллекторных контактов и и -контактов к П -резисторам и металлизированных межсоединений, одновременное формирование п -области коллекторов п-p-n -тран40 зисторов и и -резисторов проводят локально после создания р -областей пассивной базы, а подлегирование п -контактов к коллекторам, эмиттеру и резисторам осуществляют с помощью

45 маскирования и -резисторов и p—

+ контактов резистивной маской, На фиг, 1-4 изображена схема, поясняющая предлагаемый способ.

Способ осуществляют следующим образом.

На кремниевой монокристаллической подложке и+-типа проводимости 1 или на р -подложке со скрытым слоем п — типа проводимости методом эпитаксии

55,.наращивают монокристаллический слой

n --типа проводимости 2.

Затем методом имплантации или. диф,фузии сквозь диэлектрическую или

986236 и ную маску создают сначала р+ -области эмиттерного контакта 3 и эмиттерных охранных колец,4, а затем в об.«. ластях базы 5, инжектора 6 и резистора 7 формируют р -слой (см. фиг. 1).

Далее методом имплантации или диффузии, используя диэлектрическую, резистивную или комбинированную маску, формируют -пассивную базу 8, + +

Р --инжектор 9 и р -охранные кольца к резисторам. 10 (см. фиг. 2). После этого в маске, закрывающей поверхность элементов, одновременно литографически создают контактные окна к коллекторным и базовым областям и резисторные окна, в которые методом имплантации или диффузии вводят примесь Л -типа проводимости низкой концентрации и формируют р -области ,коллекторов 11 и и -резисторов 12. ,Затем литографически создают резистив ную маску 13 над h -резисторами и р -контактными областями к базе и инжектору (см. фиг. 3).

После чего вводят методом имплантации примесь Л -типа проводимости высокой концентрации в области коллекторных контактов 14, n" -эмиттерного контакта 15 и р -контактов

16 к резисторам. После чего наносят металл и формируют металлизированные межсоединения 17 (см. фиг. 4) .

Пример создания инжекционных ИС: на подложке n+-типа проводимости, например К3С 0,01, эпитаксиально при

1200 С выращивают слой и -типа проводимости, например КЭФ 1,5, толщиной

2,0 мкм.

На поверхности р -эпитаксиального слоя создают слой диэлектрика. например термического окисла, при 1000 С толщиной 0,3 мкм, в котором методом фотолитографии формируют окна под р -эмиттерный контакт и и -эмиттерные охранные кольца, куда проводят имплантацию примеси, например, фосфора при энергии 30 кэВ дозой

300 мкк/см . Затем после разгонки этого слоя в окисляющей среде при

1000 С выращивают íà его поверхности термический окисел толщиной 0,2 мкм и проводят фотолитографию под р -области. В них внедряют примесь р --типа проводимости, например бор, при энергии 50 кэВ дозой 2 мкк/см2, Затем проводят окисляющую разгонку при 1150 С в течение 40 мин, в результате чего создают р -слой глубиной 0,9+0,1 мкм и выращивают над его поверхностью термический окисел толщиной 0 15 мкм. В нем методом фотоли тографии формируют окна под р -области, используя комбинированную маску из термического окисла и фоторезистора, в них методом имплантации внедряют примесь р --типа проводимости, например бор, при энергии 40 кэВ дозой 500 мкк/см . После плазмохими10 ческого удаления фоторезистора и окисляющей разгонки р"-слоя при

1000 Ñ в течение 50 мин образуют

p"" --слой глубиной 0,6+0 1 мкм и термический окисел толщиной 0,3 мкм.

В нем с помощью фотолитографии одновременно вскрывают контактные окна к коллекторным и базовым областям и резисторные окна. В них проводят внедрение примеси П -типа проводимос20 ти, например фосфора, методом имплантации лри энергии 80 кэВ дозой

3 5 мкк/см . При попадании низкой концентрации фосфора в сильнолегированные р"-области контактов к базе и инжектору поверхностная концентрация бора в них практически не изменяется и качество омического контакта с металлом не ухудшается.

После внедрения примеси л -типа проводимости в контактные и резисторные окна проводят отжиг в инертной среде, например азоте, для восстановления и разгонки при 1000 С в течение 20-50 мин до глубины, определяю35 щей получение заданных значений коэффициента .усиления и величины пробивных напряжений коллектор-эмиттерного перехода n-p- -транзистора. Например, для 0„, > 4,5 В и Р > 25 разгонку следует проводить в течение

40+5 мин, при этом глубина и -слоя составляет 0 35+0 05 мкм. Затем на поверхность пластины наносят маску

"из фоторезиста,, например РН-7, толщиной 0,9 мкм, в которой с помощью

45 фотолитографии создают окна под коллекторный и эмиттерный контакт и

,контакты к резисторам, Травление диэлектрика на этой фотолитографии не

1 Ъ проводят, так как оно было выполнено на предыдущей фотолитографии. В обра. зованные в резистивной маске отверстия проводят имплантацию примеси

Ь -типа, например фосфора, при энергии 30 кэВ дозой 300 мкк/см . После

55 удаления фоторезистивной маски плаз.— мохимическим способом осуществляют восстанавливающий примесь отжиг в инертной среде, например азоте,.при

98623б

Фиг.2

900 С в течение 15 мин, при этом получают H -слой глубиной 0,2+0,05 мкм

Затем напыпяют. металл, например алюминий, с добавкой кремния (2,5%) и с помоЩью фотолитографии формируют металлизированные межсоединения, Данный способ обеспечивает увеличение процента годных приборов и ИС за счет увеличения воспроизводимости параметров n-p-n-транзисторов, так как формирование и -коллектора проводится на конечном этапе создания активной структуры и возможно управле ние величиной пробивного напряжения

О„э и коэффициента усиления с помощью изменения отжига после имплантации и --слоя. При известном способе время разгонки и -слоя задается постоянным, а величина пробивного напряжения измеряется лишь после ряда последующих операций, поэтому управление величи ной 0„э затруднено, а в случае заниженной толщины активной базы или эпитаксиального слоя невозможно.

Улучшается качество переходов р-р-Птранзистора и снижается количество кристаллов, имеющих утечку изоляции между шиной питания и п -эпитаксиальным слоем, которое происходит за счет улучшения качества структуры в Р -областях при устранении из них

Ь -легирования.

Кроме того, способ снижает трудоемкость изготовления кристаллов за счет упрощения процесса фотолитографии под и -коллекторный контакт, которая проводится без травления диэлектрика, и увеличивает выход годных за счет самосовмещения и и и+— областей, 986236

euz O

Корректор Е.Рошко

Редактор С.Титова Техред А.ААч

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Заказ 56/7 Тираж 644 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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