Способ изготовления бис на мдп-транзисторах с поликремниевыми затворами

 

Изобретекме относится к микроэлектронике и может применяться в технологии изготовления статических и динамических БИС памяти и микропроцессоров на МДП-транзисторах с поликремниевым затвором. Цель - повышение выхода годных и быстродейавия схем На монокремниевой подложке создают полевой окисеа подзатвррный и промеж 70чный диэлектрический спой. Наносят слой поли1фемния и формируют затворы удалением попикремния с участков над истоками и стоками, Через промежуточный диэлектрический слой толщиной 700Д проводят имплантацию исток-стоковых областей примесью с меньшими атомными радиусом и массой, например фосфором, с энергией 140 кэВ и дозой мкКл/см . После удаления диэлектрического слоя производят наращивание слоя окисла толщиной 350Д и импл тирование через него примеси с большими атомными радиусом и массой энергией 140 юВ и дозой 1000 1000мкКп/см . Производят термический отжиг, в резугьтате которого фосфор перераспределяется на большую глубину, чем мышьяк. Создают диэлектрический слой межспойной изоляции. Вскрывают контакгы и формируют токопроводящую разводку . 1 зяф-гы 1 на

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

W (фЭ

CO

4 ь

ОО (21) 3947144/25 (22) 28.0885 (46) 15.11.93 Бюп Ne 41-42 (72) Глущенко В.Н„Гордиенко К.И„. Колесников В.Ф.;

Коновалов АВ. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИС HA МДПТРАНЗИСТОРАХ С ПОЛИКРЕМНИЕВЫМИ 3АТВОРАМИ (57) Изобретение относится к микроэлектронике и может применяться в технологии изготовления статических и динамических БИС памяти и микропроцессоров на МДП-транзисторах с поликремниевым затвором. Цепь — повышение выхода годных и быстродействия схем На монокремниевой подложке создают полевой окисеп. подзатворный и промежуточный диэлектрический слой. Наносят слой поликремния и формируют затворы удалением поликремния с участков над истоками и стоками. (1S) SU (i1) 1340481 А1 (51) 5 HOXL21 265

Через промежуточный диэлектрический слой толщиной 700А проводят имплантацию исток — стоковых областей примесью с меньшими атомными радиусом и массой. например фосфором, с энергией

140 кэВ и дозой мкКл/см . После удаления диэг лектрического слоя производят наращивание слоя окисла толщиной 350А и имплантирование через него примеси с большими атомными радиусом и массой энергией 140 кэВ и дозой 1000

1000 мкКл/аа . Производят термический отжиг, в результате которого фосфор перераспределяется на большую глубину, чем мышьяк Создают диэлектрический слой межспойной изоляции. Вскрывают контакты и формируют токопроводящую разводку. 1 эта-лы, 1 ил.

Изобретение относится к микроэлектронике и может применяться в технологии изготовления статических и динамических больших интегральных схем (БИС) памяти и микропроцессоров на МДП-транзисторах с поликремниевым затвором, Цель изобретения — повышение выхода годных и быстродействия схем, На чертеже показано графическое распределение в областях стока и истока второй примеси (кривая ) глубиной залегания максимума ее распределения 2 от границы окисел кремния — кремний при положении максимума в точке 3, графическое распределение В областях сток".. истока первой примеси (кривая 4), глубиной залегания максимума распределения 5 от границы окисел кремния — кремний при положении самого максимума в точке 6; точка 7 взаимного пересечения первой и второй примесей, в которой концентрации их совпадают, Пример. Монокристаллическую полупроводниковую подложку кремния р-типа проводимости. легирсванную бором до удельного сопротивления р = 12 Ом . см типа 100 — 1А2 ед, КБ 512 — (100)-460А подвергают термическому окислению при температуре Т = 1000 С в кислородно-азотной среде с добавлением хлористого ВОдорода ДО до о стижения толщины двуокиси кремния 600 А.

На выращенный слой осаждают слой нитрида кремния толщиной 1000 А, по которому осуществляют фотогравировку, Часть слоя нитрида кремния Выт" авливают плазмохи мическим способом над пассивными областями структур БИС, Используя маскирующие свойства оставленного фотореэиста над активными областями структур, осуществляют имплантацию ионов бора . энергией Е = 100 кэВ и дозой D = 1 8 мкКЛ/см В пассивные области структур схе2 мы. Такое противоинверсионное подлегирование уменьшает межэлементную связь увеличением порогового напряжения паразитного транзистора.

После удаления фоторезиста, используя маскирующие свойства нитрида кремния, осуществляют термическое (T = 950оС) локальное выращивание полевого (изолирующего) окисла кремния толщиной 1,15 мкм, расположенного над пассивными областями структур.

После избиоательного стравливания плазмохимическим способом нитрида кремния и первого промежуточного окисла осуществляют термическое при Т =- 1000 С

Выращивание Второго промежуточного диэ лектрика толщиной 750 А. Для обеспечения минимальности дефектов роста и снижения уровня порогового напряжения выращива5 ние окисла осуществляют в кислородноазотной среде с добавками НС!. Далее на поверхность пластин осаждают разложением моносилана SIH4 в реакторе пониженного давления слой поликристаллического

10 о кремния толщиной 6000 А, который подлегируют термической диффузией фосфора (Т = 900 С) до поверхностного сопротивления диффузионного слоя Рз = 18 Ом/см .

После полного стравливания слоя фосфорно-силикатного стекла (ФСС) проводят термическое окисление (Т = 950 С) поликремния в кислородной среде до тало

20 шины окисла кремния 700 А. Затем осуществляют фотогра вировку, используя дополнительные маскирующие свойства выращенного окисла кремния, слоя поликремния, вытравливая его над областями стока, истока и затвора, При этом оставляют под слоем поликремния диэлектрик запоминающего конденсатора и второй промежуточ-. ный диэлектрический слой окисла кремния, расположенный над активными областями структур стока, истока и подзатворного диэлектрика, Для Обеспечения необходимого примесного распределения в подзатворной области подложки с учетом последующей о5 термической сегрегации примеси и для подгонки порогов через выращенный слой окисла кремния проводят подгонку имплантацией ионов бора (Е = 60 кэВ, 0 - 0,01 мкКЛ/см ) в приповерхностную активную ,40 область структур. Слой окисла кремния удаляется стравливанием и осуществляют комбинированное выращивание подзатворного диэлектрика (окисла кремния) толщиной о . 700 А — третьего промежуточного диэлектрического слоя, расположенного над областями стока, истока монокристаллической полупроводниковой подложки и на поликристаллическом слое кремния изолируюц0 о щего окисла кремния толщиной 2500 А, Затем Осаждают второй слой поликристаллического кремния толщиной 0.5 мкм, который подлегируют термической дифф зией фосфора (Т =- 850 С) до Р 100 Ом/см .

55 Далее проводят имплантирование стоковых и истоковых областей вначале потоком ионов Второй примеси (фосфором) с Е = 140 кэВ и Г) = 100 мкКЛ/см через промежуточный диэлектрический сгой окисла кремния, 1340481

20 а затем потоком ионов первой примеси (мышьяком) с Е = 140 кэВ и О = 1000 мкКл/см, после чего промежуточный слой г удаляют.

При толщине промежуточного слоя свы0 ше 600 А целесообразно после ионного легирования второй примесью уменьшить толщину слоя или полностью удалить его, а затем через вновь выращенный промежуточный слой меньшей толщины проводить имплантацию областей первой примесью.

Активацию и разгонку имплантированного слоя примеси проводят при Т - 9500С в увлажненной среде с форсажным нагревом и охлаждением до Т = 850 С с одновременным выращиванием изолирующего окисла толщиной 0,25-0,3 мкм, Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БИС НА

МДП-ТРАНЗИСТОРАХ С ПОЛИКРЕМНИЕВЫМИ ЗАТВОРАМИ, включающий создание на монокремниевой подложке полевого окисла, подзатворно го и промежуточного диэлектрического слоев, нанесение слоя поликремния и формирование поликремниевых затворов удалением его участков над стоковыми и истоковыми областями, удаление промежуточного диэлектрического слоя с указанi ных областей и последовательную имплантацию до глубины пересечения профилей распределения двух примесей типа, противоположного типу проводимости подложки, из которых первую примесь

- мышьяк, имплантируют большей дозой, чем вторую, а при термическом отжиге вторую примесь - фосфор, перераспределяют на большую глубину, чем первую, создание диэлектрического слоя межслойной изоляции, вскрытие контактов и формирование, токопроводящей разводки, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годных и быстродействия схем, после удаления поликремния над стоковыми и

Далее фотогравировкой вскрывают контакты и формируют токопроводящую разводку.

В результате осуществления способа

5 снижается емкость p-n-прехода, емкость перекрытия затвором бокового диффузионного фронта сток-истоковой области и повышается быстродействие схемы, Повышается и процент выхода годных не только

10 за счет более качественного формирования имплантацией сток-истоковых областей, но и за счет общего улучшения параметров. (56} Патент США М 3923211, кл. 29 571, 15 опублик. 1979, Патент США М 4442589, кл, Н 01

L 21/265, опублик. 1984. истоковыми областями вначале осуществляют имплантирование областей второй примесью, а последующую имплантацию

25 первой примеси проводят на глубину менее глубины залегания максимума концентрации второй примеси так, что профиль распределения первой примеси пересекает профиль распределения второй приме30 си на глубине от максимума распределения концентрации второй примеси до уровня. где концентрация второй примеси снижается до 0,7 от максимального значения.

35 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что имплантирование стоковых и истоковых областей второй примесью - фосфором, осуществляют энергией 40 - 200 кэВ и дозой 5 - 200 мкКл/см через промежуточ40 ный диэлектрический слой толщиной 100о

1200 А, а последующую имплантацию nep- вой примеси - мышьяка, проводят энер45 гией 40 - 240 кэВ и дозой 500 - 2000 мкКл/см через промежуточный диэлекто рический слой толщиной 100- 1200 А, 1340481

Составитель H.Åùåíêo

Техред M.Mîplåíòàë Корректор А. Козориз

Редактор

Тираж Подписное

НПО "Поиск" Роспатента

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

Заказ 3243

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