Способ изготовления мдп ис

 

Использование: в интегральной микроэлектронике, при разработке и производстве одноканальных и взаимодополняющих МДП ИС цифрового, линейного и аналогового применения. Сущность изобретения: способ изготовления ДМП ИС основан на последовательном формировании в слоях нитрида кремния и поликристаллического кремния затворов и разделительных областей между стоками и охранными зонами, легировании областей стоков, истоков и охранных областей, удалении нитрида кремния с разделительных областей между стоками и охранными зонами, термическом окислении, удалении нитрида кремния, вскрытии контактных окон к диффузионным областям и создании разводки металлом. Изобретение повышает процент выхода годных ИС и их стойкость к внешним воздействиям, благодаря планаризации структуры и высокой концентрации примеси в областях охранных зон. 8 ил.

Изобретение относится к интегральной микроэлектронике и может быть использовано при разработке и производстве одноканальных и взаимодополняющих МДП ИС цифрового, линейного и аналогового применения.

Известен способ изготовления взаимодополняющих ИС [1] содержащий следующую последовательность технологических операций: окисление полупроводниковой пластины, нанесение слоя нитрида кремния, вскрытие с помощью литографии нитрида кремния и подлежащего под ним слоя окисла в областях охранных зон за пределами активных областей МДП транзисторов, проведение легирования вскрытых областей охранных зон примесью того же типа проводимости, что и тип проводимости полупроводниковой подложки, локальное окисление областей охранных зон свободных от слоя нитрида кремния, удаление нитрида кремния с активных областей МДП транзисторов, нанесение поликристаллического кремния и формирование в нем с помощью литографии областей противоположного подложке типа проводимости, окисление всей пластины с целью создания подзатворного диэлектрика, нанесение второго слоя поликристаллического кремния, формирование в нем с помощью литографии затворов, проведение легирования областей стоков-истоков второго типа проводимости, удаление резистивной маски, нанесение резиста и формирование в нем с помощью литографии маски для проведения легирования областей стоков-истоков вторым типом проводимости, нанесение из внешнего источника оксида кремния, вскрытие в нем с помощью литографии контактных окон к диффузионным областям и к затворам, нанесение слоя металла и создание в нем с помощью литографии разводки.

Недостатком этого способа изготовления взаимодополняющих МДП ИС является низкий процент выхода годных схем из-за сложности технологического маршрута изготовления, содержащего операции по созданию активных приборов в поликристаллическом и монокристаллическом полупроводниковых материалах, расположенных один над другим, что приводит к образованию структуры с высоким рельефом на поверхности.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип является способ изготовления взаимодополняющих ИС [2] включающий создание на поверхности полупроводниковой пластины первого типа проводимости областей кармана второго типа проводимости, проведение подзатворного окисления, осаждения слоя затворного поликристаллического кремния, формирование с помощью литографии в поликристаллическом кремнии затворов МДП транзисторов, нанесение резиста и формирование в нем с помощью литографии маски для легирования областей одного типа проводимости, проведение легирования примесью одного типа проводимости этих областей, удаление резистивной маски, нанесение резиста и формирование в нем с помощью литографии маски для легирования областей другого типа проводимости, проведение легирования примесью другого типа проводимости последних областей, удаление резистивной маски, формирование с помощью литографии в слое оксида кремния контактных окон к диффузионным областям, нанесение слоя металла и формирование в нем с помощью литографии разводки.

Недостатками этого способа изготовления МДП ИС являются: 1. Низкий процент выхода годных схем из-за сложности технологического маршрута изготовления, содержащего большое число операций литографии, проводимые в слоях разной толщины и образование структуры с высоким рельефом на поверхности полупроводниковой пластины; 2. Низкая стойкость ИС к внешним воздействиям, что связано с ограничением концентрации примеси в областях охранных зон из-за необходимости получения высоких величин напряжений пробоя p-n переходов.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является достижение технического результата, заключающегося в повышении процента выхода годных схем и их стойкости к внешним воздействиям, путем повышения концентрации примесей в областях охранных зон до уровня концентрации примеси в областях стоков-истоков и создания структуры с малым рельефом на поверхности, благодаря чему контактные окна к разным областям вскрываются в слоях одной толщины.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе изготовления МДП ИС, включающем создание на поверхности полупроводниковой пластины первого типа проводимости областей кармана второго типа проводимости, проведение подзатворного окисления, осаждения слоя затворного поликристаллического кремния, формирование с помощью литографии в поликристаллическом кремнии затворов МДП транзисторов, нанесение резиста и формирование в нем с помощью литографии маски для легирования областей одного типа проводимости, проведение легирования примесью одного типа проводимости этих областей, удаление резистивной маски, нанесение резиста и формирование в нем с помощью литографии маски для легирования областей другого типа проводимости, проведение легирования примесью другого типа проводимости последних областей, удаление резистивной маски, формирование с помощью литографии в слое окиси кремния контактных окон к диффузионным областям, нанесение слоя металла и формирование в нем с помощью литографии разводки, после создания кармана со всей полупроводниковой пластины удаляют весь окисел, после чего на поверхности всей полупроводниковой пластины создают окислением подзатворный окисел, на который осаждают слой поликристаллического кремния, осаждают слой нитрида кремния, формируют с помощью литографии в резисте затворы и разделительные области между стоками и охранными зонами, проводят с помощью процессов травления удаление слоя нитрида кремния и поликристаллического кремния, оставляя открытыми области стоков, истоков и охранных зон, удаляют и снова наносят резист, в котором с помощью литографии формируют области для легирования стоков, истоков и охранных зон одного типа проводимости, проводят ионное легирование последних областей примесью одного типа проводимости, удаляют и снова наносят резист, в котором с помощью литографии формируют области для легирования стоков, истоков и охранных зон другого типа проводимости, проводят ионное легирование последних областей примесью другого типа проводимости, удаляют и снова наносят резист, в котором с помощью литографии формируют маску, в которой закрывают области затворов, оставляя открытыми разделительные области между стоками и охранными зонами, с помощью процесса травления удаляют нитрид кремния с разделительных областей между стоками и охранными зонами, после чего удаляют резист и окисляют полупроводниковую пластину на толщину, при которой поверхности окисла и поликристаллического затвора оказываются в одной плоскости, после чего удаляют оставшийся на затворах нитрид кремния, вскрывая контактные окна к затворам, наносят резист и с помощью литографии формируют контактные окна к диффузионным областям, травят контактные окна с слое окисла кремния, удаляют резист, наносят слой металла, наносят резист и с помощью литографии формируют разводку металла, травят металл и удаляют резист.

Отличительными признаками патентируемого изобретения являются то, что после создания кармана со всей полупроводниковой пластины удаляют весь окисел и выращивают подзатворный оксид по всей полупроводниковой пластине, а после осаждения слоя поликристаллического кремния осаждают слой нитрида кремния и формируют с помощью литографии и травления в слоях нитрида кремния и поликристаллического кремния затворов и разделительных областей между стоками и охранными зонами, после легирования областей стоков, истоков и охранных зон с помощью литографии и процесса травления удаляют нитрид кремния с разделительных областей между стоками и охранными зонами, после чего окисляют полупроводниковую пластину на толщину, при которой поверхности оксида и поликристаллического затвора оказываются в одной плоскости, после чего удаляют нитрид кремния, вскрывая контактные окна к затворам.

Благодаря этим признакам устраняются указанные выше недостатки, поскольку в результате предложенного способа изготовления взаимодополняющих МДП ИС: сокращается на два числа литографий и исключается ряд технологических процессов, структура становится полностью планарной, покрытой оксидом кремния одной толщины, вверх плоскости которого совпадает с верхом плоскости затворов из поликристаллического кремния, что повышает процент выхода годных схем, области стоков истоков и охранных зон разного типа проводимости легируются примесью одинаково высокой концентрации, что повышает стойкость схем к воздействию внешних факторов.

Проведенные патентные исследования подтвердили новизну изобретения, а также показали, что в литературе отсутствуют данные, указывающие на влияние отличительных признаков патентуемого изобретения на достижения технического результата. Поэтому следует считать, что патентуемое изобретение соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1-8 схематически представлены разрезы получаемой структуры взаимодополняющих МДП ИС после основных операций изготовления в соответствии с предложенным способом изготовления.

На фиг. 1 показана операция окисления монокристаллической пластины кремния, нанесенный резиста, в котором сформирована маска для ионного легирования кармана, где: 1 кремниевая пластина, 2 слой окисла кремния, 3 слой резиста, 4 карман в кремниевой подложке.

На фиг. 2 показана операция литографии формирования затворов и разделительных областей между стоками и охранными зонами, где: 5 слой тонкого подзатворного окисла, 6 затворы из поликристаллического кремния, 7 - нитрид кремния над затворами, 8 разделительные области между стоками и охранными зонами из поликристаллического кремния, 9 нитрид кремния над разделительными областями между стоками и охранными зонами из поликристаллического кремния.

На фиг. 3 показана операция литографии вскрытия областей стоков-истоков и охранных зон N+ типа, где: 10 маска резиста, 11 стоки-истоки n-канальных МДП транзисторов и охранные зоны n-типа p-канальных МДП транзисторов.

На фиг. 4 показана операция литографии вскрытия областей стоков-истоков и охранных зон P+ типа, где: 12 маска резиста, 13 стоки-истоки p-канальных МДП транзисторов и охранные зоны p-типа n канальных МДП транзисторов.

На фиг. 5 показана операция травления нитрида кремния на разделительных областях между стоками и охранными зонами.

На фиг. 6 показана планарная структура после окисления кремния, где: 14 термический окисел.

На фиг. 7 показана операция литографии формирования контактных окон, где: 15 контактные окна.

На фиг. 8 показана операция литографии формирования алюминиевой разводки, где: 16 алюминиевая разводка.

Пример изготовления взаимодополняющих МДП ИС.

На пластине кремния 1 (фиг. 1) электронного типа проводимости с ориентацией (100) и сопротивлением 4,5 Ом·см проводят окисление в сухом кислороде для получения окиси кремния 2 толщиной 0,22 мкм. Проводят первую литографию и через маску резиста 3 проводят ионное легирование P-кармана 4 сквозь окись кремния 2 ионами бора с энергией 100 кэВ дозой 1,8 мкКл, удаляют резист 3, проводят разгонку примеси в подложке в атмосфере сухого кислорода при температуре 1200^oC в течение 6 часов до получения глубины залегания sp-n перехода кармана 6,5 мкм и с поверхностной концентрацией примеси (1-5)·10¹⁶ см^-3. После этого удаляют окись кремния 2 и выращивают тонкий подзатворный окисел 5 (фиг. 2) толщиной 0,05 мкм. Проводят осаждение поликристаллического кремния толщиной 0,3-0,4 мкм и поверх него производят осаждение нитрида кремния толщиной 0,15 мкм. Второй литографией формируют маску и проводят травление слоев нитрида кремния и поликристаллического кремния, образуя области затворов 6, 7 и разделительные области между стоками и охранными зонами 8, 9 (фиг. 2) и оставляя открытыми области стоков-истоков и охранных зон. Удаляют резист и наносят новый. Третьей литографией по резисту 10 (фиг. 3) формируют маску для легирования областей стоков истоков и охранных областей N-типа 11, проводят ионное легирование фосфором дозой 700-1000 мкКл и энергией 40-75 кэВ, удаляют резист и наносят новый резист. Четвертой литографией по резисту 12 (фиг. 4) формируют маску для легирования областей стоков истоков и охранных областей P-типа 13, проводят ионное легирование, бором дозой 500-800 мкКл и энергией 20-30 кэВ, удаляют резист и наносят новый резист. Пятой литографией формируют маску и проводят травление слоев нитрида кремния 9 (фиг. 4) на разделительных областях между стоками и охранными зонами 8 (фиг. 5), удаляют резист. Проводят отжиг при температуре 900-1050^oC при давлении 5-10 атмосфер на толщину 0,5 мкм до образования планарной структуры окисла кремния 14 с затвором 6 (фиг. 6). Удаляют нитрид кремния 7 (фиг. 6) и наносят резист и шестой литографией формируют маску контактных окон 15 (фиг. 7) к областям стоков истоков и охранных зон 11, 13 МДП транзисторов. Удаляют резист и напыляют металл Al толщиной 1,2 мкм. Наносят резист и седьмой литографией формируют разводку 16 (фиг. 8). Удаляют резист.

Таким же способом могут быть получены одноканальные МДП ИС.

Формула изобретения

Способ изготовления МДП ИС, включающий создание на поверхности полупроводниковой пластины первого типа проводимости областей кармана второго типа проводимости, проведение подзатворного окисления, осаждения слоя затворного поликристаллического кремния, формирование с помощью литографии в поликристаллическом кремнии затворов МДП-транзисторов, нанесение резиста и формирование в нем с помощью литографии маски для легирования областей стоков и истоков одного типа проводимости, проведение легирования примесью одного типа проводимости этих областей, удаление резистивной маски, нанесение резиста и формирование в нем с помощью литографии маски для легирования областей стоков и истоков другого типа проводимости, проведение легирования примесью другого типа проводимости последних областей, удаление резистивной маски, формирование с помощью литографии в слое окиси кремния контактных окон к диффузионным областям, нанесение слоя металла и формирование в нем с помощью литографии разводки, отличающийся тем, что после создания кармана со всей полупроводниковой пластины удаляют весь окисел, после чего проводят подзатворное окисление, на полученный подзатворный окисел осаждают слой затворного поликристаллического кремния, осаждают слой нитрида кремния, формируют с помощью литографии затворы и разделительные области между стоками и охранными зонами, проводят с помощью процессов травления удаление слоев нитрида кремния и поликристаллического кремния, оставляя открытыми области стоков, истоков и охранных зон, удаляют и снова наносят резист, в котором с помощью литографии формируют области для легирования как стоков, истоков МДП-транзисторов одного типа проводимости, так и охранных зон для МДП-транзисторов другого типа проводимости, проводят ионное легирование последних областей примесью одного типа проводимости, удаляют и снова наносят резист, в котором с помощью литографии формируют области для легирования как стоков, истоков МДП-транзисторов другого типа проводимости, так и охранных зон для МДП-транзисторов одного типа проводимости, проводят ионное легирование последних областей примесью другого типа проводимости, удаляют и снова наносят резист, в котором с помощью литографии формируют маску, в которой закрывают области затворов, оставляя открытыми разделительные области между стоками и охранными зонами, с помощью процесса травления удаляют нитрид кремния с разделительных областей между стоками и охранными зонами, после чего удаляют резист и окисляют полупроводниковую пластину на толщину, при которой поверхности окисла и поликристаллического затвора оказываются в одной плоскости, после чего удаляют оставшийся на затворах нитрид кремния, наносят резист и с помощью литографии формируют контактные окна к диффузионным областям, травят контактные окна в слое окисла кремния, удаляют резист, наносят слой металла, наносят резист и с помощью литографии формируют разводку металла, травят металл и удаляют резист.

РИСУНКИ

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