Способ формирования контактных окон в интегральных схемах

 

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к технологии изготовления ИС на основе кремния. Цель - повышение выхода годных за счет предотвращения инверсии проводимости областей p-типа приборных элементов и деградации их параметров. Для этого на поверхности кремниевой структуры с приборными элементами формируют изолирующую пленку оксида кремния и на ней пленку фосфоросиликатного стекла. Над областями p-типа пленку оксида кремния формируют толще, чем над областями n-типа. По фоторезистивой маске с окнами под областями контактов к приборным элементам травят пленку фосфоросиликатного стекла и оксида кремния до вскрытия областей n-типа. Затем проводят диффузию фосфора и оплавление фосфоросиликатного стекла. Формируют фоторезистивную маску с окнами под области контактов к p-областям приборных элементов, имеющими линейные размеры меньшие, чем соответствующие окна предыдущей фоторезистивной маски. По данной маске вскрывают окна к p-областям, удаляют маску и стравливают пленку фосфоросиликатного стекла, образовавшуюся в окнах к n-областям. 8 ил.

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к технологии изготовления ИС на основе кремния. Цель изобретения повышение выхода годных за счет предотвращения инверсии проводимости областей p-типа приборных элементов и деградации их параметров. На фиг. 1-8 приведены схемы технологического процесса формирования контактных окон. На фиг. 1 изображена кремниевая подложка 1 с созданными в ней областями 2 и 3 p- и n-типа проводимости после формирования изменяющегося по толщине нижнего изолирующего слоя 4 двуокиси кремния с толщиной над областями p-типа проводимости, превышающими толщину слоя над областями n-типа проводимости в 2-30 раз, и верхнего изолирующего слоя 5 фосфоросиликатного стекла. На фиг. 2 изображена кремниевая подложка 1 после формирования верхнего изолирующего слоя 5 фосфоросиликатного стекла и фоторезистивной маски 6 с конфигурацией всех создаваемых окон. На фиг. 3 изображена кремниевая подложка после вскрытия травлением с помощью фоторезистивной маски окон 7 в верхнем изолирующем слое. На фиг. 4 изображена кремниевая подложка после вытравливания двуокиси кремния во вскрытых окнах верхнего изолирующего слоя до вскрытия окон 8 над областями n-типа проводимости. На фиг. 5 изображена кремниевая подложка после удаления фоторезистивной маски, диффузии фосфора и оплавления слоя фосфоросиликатного стекла. На фиг. 6 изображена кремниевая подложка после создания дополнительной фоторезистивной маски 9 с конфигурацией окон к областям p-типа проводимости с линейными размерами на 0,4-10 мкм меньше соответствующих линейных размеров окон в ранее сформированной маске над верхним изолирующим слоем. На фиг. 7 изображена кремниевая подложка после вскрытия окон в нижнем изолирующем слое над областями p-типа проводимости. На фиг. 8 изображена кремниевая подложка после удаления дополнительной фоторезистивной маски и слоя фосфоросиликатного стекла из окон. Пример реализации способа формирования интегральных схем при создании n-канальных МОП СБИС (динамическое оперативное запоминающее устройство (ДОЗУ) емкостью 64 кбит), содержащих области p-n-типа проводимости. На кремниевой подложке КДБ 12 диаметром 100 мм с созданными в ней охранными областями p-типа проводимости и исток-стоковыми областями n-типа проводимости термическим окислением формируют нижний изолирующий слой двуокиси кремния толщиной 0,05-0,3 мкм над областями n-типа проводимости. Формирование двуокиси кремния над областями p-типа проводимости проводят по технологии LOCOS локальным окислением при температуре Т 950±1^oC и давлении паров воды Р 10 атм. Время изменяют в зависимости от требуемой толщины. Над областями n-типа проводимости нижний изолирующий слой формируют в сухом кислороде при температуре Т 950±1^oC в диапазоне толщин 0,05-0,1 мкм и во влажном кислороде в диапазоне толщин 0,11-0,3 мкм. Верхний изолирующий слой формируют методом пиролиза из газовой смеси SiH₄+PH₃+O₂+N₂. Далее стандартным методом проекционной фотолитографии с использованием установки ЭМ-584А формируют фоторезистивную маску из фоторезиста ФП-051МК толщиной 1,2 мкм с линейными размерами окон 2,5х2,5 мкм к областям n-типа проводимости и 5х5 мкм и 90х90 мкм к областям p-типа проводимости. С помощью этой маски плазмохимическим давлением в среде плазмообразующего газа "Хладон 218" на установке 08ПХО, 100Т.004 вскрывают окна в верхнем изолирующем слое фосфоросиликатного стекла, затем в среде плазмообразующего газа "Хладон 23" на установке 08ПХО.100Т.004 вскрывают окна над созданными в подложке областями n-типа проводимости. Так как толщина нижнего изолирующего слоя над областями p-типа проводимости превышает толщину слоя над областями n-типа проводимости в 2-30 раз, то при полном вскрытии поверхности над областями n-типа проводимости, над областями p-типа проводимости происходит частичное травление слоя двуокиси кремния. После полного вскрытия поверхности подложки над областями n-типа проводимости удаляют фоторезистивную маску, проводят диффузию фосфора из POCl₃ при температуре Т 850±1^oC в течение t 10 мин и оплавляют фосфоросиликатное стекло при температуре Т 1000±1^oC в течение t 10 мин. Далее стандартными методами фотолитографии создают дополнительную фоторезистивную маску из фоторезиста ФП-051МК толщиной 1,2 мкм с конфигурацией окон к областям p-типа проводимости с линейными размерами на 0,4-10 мкм меньше соответствующих линейных размеров окон в ранее сформированной маске над верхним изолирующим слоем и травлением в травителе, состоящем из H₂O:HF:NH₄F 649 мл:108 мл:355 г, на установке ЩЦМЗ.240.212 полностью вскрывают поверхность над созданными в подложке областями p-типа проводимости. Затем удаляют дополнительную фоторезистивную маску и фосфоросиликатное стекло из окон. Формирование нижнего изолирующего слоя над областями p-типа проводимости толщиной в 2-30 раз превышающей толщину изолирующего слоя над областями n-типа проводимости, полностью исключает влияние операции диффузии фосфора в окна на нижележащий слой p-типа проводимости, обусловленную этим инверсию областей p-типа проводимости и деградацию параметров ИС, так как над областями кремниевой подложки p-типа проводимости, после вытравливания сначала двуокиси кремния во вскрытых окнах над областями n-типа проводимости остается достаточный запас изолирующего слоя двуокиси кремния, исключающий проникновение диффузанта к поверхности подложки. Превышение толщины нижнего изолирующего слоя над областями p-типа проводимости менее, чем в 2 раза над толщиной слоя над областями n-типа проводимости не обеспечивает достаточного технологического запаса и не исключает влияния колебаний технологического процесса диффузии фосфора и допусков на толщины изолирующего слоя на нижележащий слой p-типа проводимости что не позволяет достичь поставленную в заявляемом техническом решении цель. Превышение толщины нижнего изолирующего слоя над областями p-типа проводимости более, чем в 30 раз над толщиной слоя над областями n-типа проводимости нецелесообразно из-за значительного увеличения рельефности поверхности, снижения по этой причине качества межэлементных соединений, формируемых к областям n- и p-типа проводимости в контактных окнах. Формирование окон в нижнем изолирующем слое в два этапа с созданием на втором этапе дополнительной фоторезистивной маски с конфигурацией окон к областям p-типа проводимости с линейными размерами, на 0,4-10 мкм меньшими соответствующих линейных размеров окон в ранее сформированной маске над верхним изолирующим слоем, позволяет улучшить качество формируемых контактных окон к областям p-типа проводимости за счет придания им 2-х ступенчатой конфигурации, что способствует качественному заполнению контактного окна проводящим соединением и исключает его обрывы. Уменьшение линейных размеров фоторезистивной маски над областями p-типа проводимости, наносимой после оплавления фосфоросиликатного стекла по сравнению с линейными размерами ранее сформированной маски над верхним изолирующим слоем менее чем на 0,4 мкм, снижает качество изготовления кремниевых структур для интегральных схем за счет ухудшения заполнения поверхности сформированных в структуре окон проводящим материалом и появление по этой причине обрывов. Уменьшение линейных размеров той же фоторезистивной маски более чем на 10 мкм по сравнению с линейными размерами маски, наносимой после формирования верхнего изолирующего слоя фосфоросиликатного стекла, нецелесообразно, так как приводит к неоправданному увеличению размеров без улучшения качества боковой поверхности контактных окон за счет большего заполнения окон проводящим материалом. 2 4

Формула изобретения

Способ формирования контактных окон в интегральных схемах, включающий создание на поверхности кремниевой структуры с приборными элементами изолирующей пленки двуокиси кремния, формирование на ней пленки фосфоросиликатного стекла, создание основной фоторезистивной маски с окнами под контакты к областям n- и p-типа приборных элементов, вытравливание в окнах основной фоторезистивной маски пленки фосфоросиликатного стекла и травление изолирующей пленки двуокиси кремния, удаление фоторезистивной маски, диффузию фосфора, оплавление фосфоросиликатного стекла и его удаление в вытравленных окнах изолирующей пленки двуокиси кремния, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода годных за счет предотвращения инверсии проводимости областей p-типа приборных элементов и деградации их параметров, изолирующую пленку двуокиси кремния над областями p-типа создают толще в 2-30 раз, чем над областями n-типа, после вытравливания в окнах основной фоторезистивной маски фосфоросиликатного стекла изолирующую пленку двуокиси кремния травят до вскрытия областей n-типа, после удаления основной фоторезистивной маски, диффузии фосфора и оплавления фосфоросиликатного стекла создают дополнительную фоторезистивную маску с окнами под контакты к областям p-типа, имеющими топологические размеры на 0,4-10 мкм меньше, чем окна к этим областям в основной фоторезистивной маске, и вытравливают в них изолирующую пленку двуокиси кремния, а перед удалением в вытравленных окнах изолирующей пленки двуокиси кремния фосфоросиликатного стекла удаляют дополнительную фоторезистивную маску.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8