close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4235

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4235
(13)
C1
(51)
(12)
7
H 01L 21/235,
H 01L 29/772
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛЕВОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО
МОП-ПРИБОРА
(21) Номер заявки: 971120
(22) 1997.04.01
(86) PCT/US95/10498, 1995.08.17
(31) 08/299,533
(32) 1994.09.01
(33) US
(46) 2001.12.30
(71) Заявитель:
ИНТЕРНЭШНЛ
РЕКТИФАЙР
КОРПОРЕЙШН (US)
(72) Автор: КИНЗЕР, Дэниел М. (US)
(73) Патентообладатель:
ИНТЕРНЭШНЛ
РЕКТИФАЙР КОРПОРЕЙШН (US)
(57)
1. Cпособ изготовления полевого полупроводникового МОП-прибора, отличающийся тем, что осуществляют: формирование слоя изолирующего материала затвора поверх кремниевой подложки; формирование
слоя поликремния поверх слоя изолирующего материала затвора; формирование первого слоя фоторезиста
поверх слоя поликремния; формирование множества отстоящих друг от друга отверстий в первом слое фоторезиста посредством проведения первой фотолитографической операции для формирования множества
соответствующих отверстий в слое поликремния, внедрение примесей первого типа проводимости в области
поверхности кремниевой подложки, каждая из которых соответствует и находится под всем соответствующим одним из множества отверстий в слое поликремния, для формирования первых диффундированных областей, которые сильно легированы указанными примесями первого типа проводимости; внедрение
примесей второго типа проводимости, который является типом проводимости, противоположным первому
типу проводимости, в указанные области поверхности кремниевой подложки для формирования вторых диффундированных областей, которые сильно легированы указанными примесями второго типа проводимости,
при этом первые диффундированные области в каждой из областей поверхности кремниевой подложки
имеют конечную глубину, которая меньше конечной глубины вторых диффундированных областей; осаждают второй изолирующий слой на верхней поверхности полевого полупроводникового МОП-прибора;
формируют второй слой фоторезиста поверх второго изолирующего слоя; формируют посредством второй
фотолитографической операции, которая синхронизирована с первой фотолитографической операцией,
множество центральных отверстий во втором слое фоторезиста, каждое из которых по существу центрально
совмещено с соответствующим отверстием из указанного множества отверстий в слое поликремния, при этом
множество
центральных
отверстий
Фиг. 1
имеют каждое поперечную протяженность, которая меньше поперечной протяженности соответствующего
отверстия первых диффундированных областей; вытравливают части второго изолирующего слоя, которые
BY 4235 C1
обнажены посредством множества центральных отверстий во втором слое фоторезиста, для формирования
отверстий во втором изолирующем слое, причем отверстия во втором изолирующем слое имеют боковые
стенки, которые по существу перпендикулярны плоскости поверхности кремниевой подложки и обнажают
соответствующие нижележащие вторые области поверхности кремниевой подложки; вытравливают выемки
во вторых областях поверхности кремниевой подложки на глубину, которая больше, чем глубина первых
диффундированных областей, осуществляют травление боковых стенок для формирования подтравленных
частей во втором изолирующем слое, окружающих вторые области поверхности кремниевой подложки, для
обнажения частей поверхности кремниевой подложки, которые примыкают к подтравленным частям поверхности кремниевой подложки; и осаждают проводящий слой на поверхность, вследствие чего проводящий слой контактирует со вторыми диффундированными областями подтравленных частей в нижней части
выемок и контактирует с первыми диффундированными областями в верхних частях выемок и на обнаженных частях указанных областей поверхности кремниевой подложки, которые примыкают к подтравленным
частям; при этом каждая из вторых диффундированных областей легирована значительно сильнее, чем соответствующая часть кремниевой подложки, которая окружает каждую из вторых диффундированных областей, а каждая из вторых диффундированных областей дополнительно имеет общую границу с окружающей
соответствующей одной из первых диффундированных областей.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что слой изолирующего материала затвора является диоксидом
кремния.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что первые и вторые диффундированные области формируют с
помощью операций имплантации атомов примеси с последующим нагревом кремниевой подложки для диффузии атомов примеси в кремниевую подложку.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выемки во вторых областях поверхности формируют путем
анизотропного травления, а области подтравливания во втором изолирующем слое формируют путем изотропного травления.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед формированием первых и вторых диффундированных
областей включает операцию внедрения примесей второго типа проводимости для формирования третьих
диффундированных областей, которые глубже и шире и имеют меньшую концентрацию, чем вторые диффундированные области.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что зоны второго изолирующего слоя, которые лежат под центральными отверстиями, травят путем анизотропного травления, которое не подтравливает второй изолирующий слой ниже первого слоя фоторезиста, чтобы оставить центральные отверстия по существу
вертикальными.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительно включает диффузию третьей области примесей первого типа проводимости в области поверхности перед диффузией первых диффундированных областей, причем третьи диффундированные области ограничивают канальные области меньшей концентрации, чем
концентрация первых диффундированных областей.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что дополнительно включает операцию спекания проводящего
слоя при температуре менее примерно 450 °С, чтобы за счет этого отжечь третьи диффундированные области.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что слой изолирующего материала затвора травят на операции
травления частей слоя поликремния.
(56)
US 4863345 A, 1989.
US 5155052 A, 1992.
US 5399892 A, 1995.
RU 2018992 C1, 1994.
Это изобретение относится к способу изготовления мощного полевого МОП-прибора и, более конкретно, к
способу изготовления таких приборов с помощью процесса, при котором применяют уменьшенное число
масок и проводят всего одну критическую операцию совмещения.
Полевые МОП-приборы известны в технике и включают в себя такие приборы, как мощные полевые МОПтранзисторы, известны способы изготовления таких устройств, которые включают ряд операций, каждая из
которых требует дополнительного времени изготовления и издержек производства и каждая из которых создает возможные источники дефектов прибора.
Известный уровень техники следует из патентов США 4863345, 5155052 и 5399892.
В патенте США 4853345 указывается, что на поликремниевый слой накладывают маску фоторезиста, который затем прорисовывают литографически, обнаженный поликремний вытравливают и оставляют поликремниевый слой, соответственно прорисованный.
2
BY 4235 C1
Изобретение отличается от вышеуказанного патента по меньшей мере одним важным моментом. Патент
описывает травление стеклянного слоя с помощью одной операции - изотропного влажного травления для
обеспечения некоторого подрезания в стеклянном слое, затем описывает травление области n-истока для обнажения кармана р-типа. В противоположность этому, в предлагаемом изобретении осуществляют травление
углублений во вторых поверхностных областях кремниевой подложки на глубину, превышающую глубину
вторых диффундированных областей, травление для формирования подрезанных частей во втором изолирующем слое, окружающем вторые поверхностные области, что создает существенное отличие и обеспечивает относительно большую площадь на поверхности подложки для контактирования электродного слоя.
Патент США 5155052 раскрывает способ формирования полупроводникового прибора с использованием
процесса анизотропного травления для формирования выемки во второй области поверхности, затем выполнения изотропного травления для формирования скошенных кромок на диоксиде кремния, но не раскрывает
анизотропное травление первого фоторезиста и поликремниевого слоя для точного позиционирования диффундированных областей, что имеет место в предлагаемом изобретении.
Патент США 5399892 указывает на целесообразность формирования совокупности приборов. Согласно
этому патенту каждый прибор может иметь удлиненную форму или многоугольную форму.
Задачей данного изобретения является уменьшение количества масок и операций совмещения, необходимых для изготовления полевого МОП-прибора, и, как следствие, повышение выхода годной продукции и
снижение издержек производства.
Настоящее изобретение обеспечивает разработку нового способа, который уменьшает количество масок,
необходимых для изготовления мощного полевого МОП-прибора, до трех.
Согласно изобретению, осуществляют формирование слоя изолирующего материала затвора поверх
кремниевой подложки; формирование слоя поликремния поверх слоя изолирующего материала затвора;
формирование первого слоя фоторезиста поверх слоя поликремния; формирование множества отстоящих друг
от друга отверстий в первом слое фоторезиста посредством проведения первой фотолитографической операции для формирования множества соответствующих отверстий в слое поликремния, внедрение примесей
первого типа проводимости в области поверхности кремниевой подложки, каждая из которых соответствует
и находится под всем соответствующим одним из множества отверстий в слое поликремния, для формирования первых диффундированных областей, которые сильно легированы указанными примесями первого типа проводимости; внедрение примесей второго типа проводимости, который является типом проводимости,
противоположным первому типу проводимости, в указанные области поверхности кремниевой подложки для
формирования вторых диффундированных областей, которые сильно легированы указанными примесями
второго типа проводимости, при этом первые диффундированные области в каждой из областей поверхности
кремниевой подложки имеют конечную глубину, которая меньше конечной глубины вторых диффундированных областей; осаждают второй изолирующий слой на верхней поверхности полевого полупроводникового МОП-прибора; формируют второй слой фоторезиста поверх второго изолирующего слоя; формируют
посредством второй фотолитографической операции, которая синхронизирована с первой фотолитографической операцией, множество центральных отверстий во втором слое фоторезиста, каждое из которых по существу центрально совмещено с соответствующим отверстием из указанного множества отверстий в слое
поликремния, при этом множество центральных отверстий имеют каждое поперечную протяженность, которая меньше поперечной протяженности соответствующего отверстия первых диффундированных областей;
вытравливают части второго изолирующего слоя, которые обнажены посредством множества центральных
отверстий во втором слое фоторезиста, для формирования отверстий во втором изолирующем слое, причем
отверстия во втором изолирующем слое имеют боковые стенки, которые по существу перпендикулярны
плоскости поверхности кремниевой подложки и обнажают соответствующие нижележащие вторые области
поверхности кремниевой подложки; вытравливают выемки во вторых областях поверхности кремниевой
подложки на глубину, которая больше, чем глубина первых диффундированных областей, осуществляют
травление боковых стенок для формирования подтравленных частей во втором изолирующем слое, окружающих вторые области поверхности кремниевой подложки, для обнажения частей поверхности кремниевой
подложки, которые примыкают к подтравленным частям поверхности кремниевой подложки; и осаждают
проводящий слой на поверхность, вследствие чего проводящий слой контактирует со вторыми диффундированными областями подтравленных частей в нижней части выемок и контактирует с первыми диффундированными областями в верхних частях выемок и на обнаженных частях указанных областей поверхности
кремниевой подложки, которые примыкают к подтравленным частям; при этом каждая из вторых диффундированных областей легирована значительно сильнее, чем соответствующая часть кремниевой подложки,
которая окружает каждую из вторых диффундированных областей, а каждая из вторых диффундированных
областей дополнительно имеет общую границу с окружающей соответствующей одной из первых диффундированных областей.
Желательно, чтобы слой изолирующего материала затвора являлся диоксидом кремния.
3
BY 4235 C1
Желательно, чтобы первые и вторые диффундированные области формировались с помощью операций
имплантации атомов примеси с последующим нагревом кремниевой подложки для диффузии атомов примеси в кремниевую подложку.
Желательно, чтобы выемки во вторых областях поверхности формировались путем анизотропного травления, а области подтравливания во втором изолирующем слое формировались путем изотропного травления.
Желательно, чтобы перед формированием первых и вторых диффундированных областей была включена
операция внедрения примесей второго типа проводимости для формирования третьих диффундированных
областей, которые глубже и шире и имеют меньшую концентрацию, чем вторые диффундированные области.
Желательно, чтобы зоны второго изолирующего слоя, которые лежат под центральными отверстиями, травили
путем анизотропного травления, которое не подтравливает второй изолирующий слой ниже первого слоя фоторезиста, чтобы оставить центральные отверстия по существу вертикальными.
Желательно, чтобы дополнительно включили диффузию третьей области примесей первого типа проводимости в области поверхности перед диффузией первых диффундированных областей, причем третьи диффундированные области ограничивали бы канальные области меньшей концентрации, чем концентрация
первых диффундированных областей.
Желательно, чтобы дополнительно включили операцию спекания проводящего слоя при температуре менее примерно 450 °С, чтобы за счет этого отжечь третьи диффундированные области.
Желательно, чтобы этот слой изолирующего материала затвора травили бы на операции травления частей
слоя поликремния.
Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидны из нижеследующего описания, в котором приведены ссылки на прилагаемые чертежи.
На фиг. 1 изображено поперечное сечение части кристалла ИС с подложкой из кремния после формирования на ней слоя оксида, слоя поликремния и слоя фоторезиста.
На фиг. 2 изображен вид прибора или структуры, показанной на фиг. 1, после выполнения первой операции маскирования с целью получения множества щелей или отверстий симметричной компоновки в слое
фоторезиста.
На фиг. 3 изображена структура, показанная на фиг. 2, с изображением удаления областей поликремния и
оксида затвора, которые обнажены с помощью отверстий в слое фоторезиста.
На фиг. 4 изображена структура, показанная на фиг. 3, на которой проведена следующая операция имплантации с целью имплантации Р+-области через окна в поликремнии.
На фиг. 5 изображена структура, показанная на фиг. 4, после удаления фоторезиста и внесения Р+имплантанта с целью формирования менее глубоко легированной Р-области.
Фиг. 6 аналогична фиг. 5, но здесь изображена имплантация Р+- и N+-слоев путем имплантации через отверстия в маске, определяемые поликремниевым затвором.
На фиг. 7 изображена структура, показанная на фиг. 6, на которой проведена следующая операция осаждения низкотемпературного оксида на поверхность прибора и последующая активация с целью активации в
имплантированных Р+- и N+-областях, показанных на фиг. 6.
На фиг. 8 изображена структура, показанная на фиг. 7, на которой проведена следующая, вторая операция
маскирования, которая открывает центральное отверстие над каждой из N+-областей в подложке, и последующее анизотропное травление находящегося под ними низкотемпературного оксида и поликремния до
поверхности кремниевой подложки.
На фиг. 9 изображена структура, показанная на фиг. 8, на которой проведено следующее, анизотропное
травление с целью формирования выемки, протравленной через N+-слои, с последующим изотропным травлением оксида, которое подтравливает низкотемпературный оксид и оксид затвора.
На фиг. 10 изображена структура, показанная на фиг. 9, на которой проведено следующее удаление фоторезиста и осаждение металла истока, например алюминия.
На фиг. 11 изображена модификация способа, которую можно осуществить с целью усовершенствования
выполняемой операции нанесения покрытия, следующей после операции, показанной на фиг. 8, в данном
случае - изотропного травления низкотемпературного оксида.
На фиг. 12 изображена структура, показанная на фиг. 10, на которой проведена следующая операция, при
которой травление кремния выполняют с помощью фоторезиста в качестве теневой маски.
На фиг. 13 изображена структура, показанная на фиг. 12, на которой проведены последующее удаление
фоторезиста и металлизация структуры с выполнением усовершенствованной операции нанесения покрытия.
На фиг. 14 изображено усовершенствование способа, при котором после операции, показанной на фиг. 3,
формируют и N+-имплантант и Р+-имплантант через отверстия, сформированные первой маской.
На фиг. 15 изображена структура, показанная на фиг. 14, на которой проведены следующие операции отжига перехода, формирующие ячейки или полоски, имеющие Р+-тела и истоковые N+-области, причем формирование структуры завершают с помощью вышеуказанных операций.
4
BY 4235 C1
На фиг. 16 изображен еще один конкретный вариант осуществления изобретения, при котором осуществляют Р+-диффузию через контактную маску.
Нижеследующее описание предпочтительных конкретных вариантов осуществления изобретения раскрывает изготовление полевого МОП-прибора с N-каналом. Однако можно использовать и любую подходящую модификацию перехода для применения того же самого способа учета уменьшенного количества масок
при изготовлении любого полевого МОП-прибора, например биполярного транзистора с изолированным затвором или полевого МОП-тиристора, как с N-каналом, так и Р-каналом. Хотя конкретная топология не отражена на этих чертежах, отметим, что используемая топология предпочтительно предусматривает
шестиугольные ячейки, например соответствующие патенту США 5008725. Тем не менее, для специалистов в
данной области техники будет очевидно, что способ одинаково применим и к структурам, имеющим отличающуюся многоугольную структуру, например квадратные или прямоугольные ячейки, смещенные или
расположенные последовательно, а также встречно-гребенчатые структуры. Следует также отметить, что не
показана структура нагрузки прибора, но здесь можно использовать нагрузки, обычно применяемые для любого полевого МОП-прибора.
Обращаясь сначала к фиг. 1, отметим, что здесь изображена лишь очень малая часть подложки или кристалла ИС, который имеет повторяющуюся структуру, всего несколько элементов которой показаны в поперечном сечении. Подложка может быть любого желаемого размера и будет разрезана на множество
кристаллов ИС. В описании предпочтительных конкретных вариантов осуществления изобретения термины
"кристалл ИС", и "подложка" иногда взаимозаменяемы.
На фиг. 1 изображена подложка, имеющая N+-тело 30 с монокристаллическим кремнием. N+-тело 30 может быть сформированным эпитаксией слоем поверх N+-подложки (не показан). Стоковый (или анодный)
контакт может быть соединен с N+-подложкой и может присутствовать на любой из двух поверхностей кристалла ИС. Сформированное эпитаксией тело будет иметь толщину и удельное сопротивление, зависящие от
напряжения пробоя готового прибора.
Первая операция в способе, соответствующем изобретению, это формирование изолирующего слоя 31
поверх кремния 30, причем слой 31 может быть термически выращенным диоксидом кремния, имеющим
толщину 200-1500 ангстрем, в зависимости от желаемого порогового напряжения формируемого затем прибора. Слой 31 оксида затем, в свою очередь, покрывают слоем 32 поликремния, который может иметь толщину, например, 7500 ангстрем и может быть сформирован любым желаемым способом. Поликремний
предпочтительно сильно легируют с помощью операции имплантации мышьяка или с помощью последующей операции легирования химическим осаждением из паровой фазы. Затем формируют подходящий слой
фоторезиста 33 поверх слоя 32 поликремния.
Как показано далее на фиг. 2, фоторезист 32 нанесен в виде рисунка на соответствующей операции фотолитографического маскирования, а отверстия 34 и 35 сформированы через фоторезист до поверхности слоя
поликремния 32. Если выбирают сотовую топологию, каждое из отверстий 34 и 35 может быть одним из
многих тысяч идентичных симметричных отверстий, которые имеют любую желаемую многоугольную
конфигурацию, например конфигурацию шестиугольника или квадрата, и которые должны иметь размер
между
сторонами
около
5-10 мкм и межцентровое расстояние в зависимости от напряжения и фотолитографической способности.
Отметим, однако, что отверстия 34 и 35 также могут быть параллельными удлиненными полосками, если выбранной топологией является встречно-гребенчатая топология.
После формирования отверстия в слое 33 фоторезиста, как показано на фиг. 2, применяют анизотропное
травление для протравливания обнаженного поликремния, как показано на фиг. 3. Предпочтительно, анизотропное травление не должно подтравливать фоторезист, потому что зона последующей имплантации предпочтительно должна ограничиваться поликремнием, а не фоторезистом. Травление является достаточно
селективным, чтобы прекратиться до удаления оксида затвора в любом месте подложки. Боковая стенка поликремния также должна, насколько это возможно, быть почти вертикальной, что важно для точного ограничения области глубокой имплантации тела.
Потом можно удалить нижележащий обнаженный диоксид кремния, если это желательно, с помощью
изотропного жидкого травителя. В качестве анизотропного и изотропного травителей используют те, которые известны рядовым специалистам, и для этих некритических операций можно выбирать любой травитель.
Отметим, однако, что можно также на этой операции процесса оставить оксид затвора и осуществлять последующие операции имплантации при достаточно высоком уровне энергии для проникновения в этот тонкий оксид затвора.
Затем, и это показано на фиг. 4, выполняют имплантацию путем использования бора в качестве вида имплантанта, имеющего дозу 3-8Е13 и энергию около 80 кВ. Этот имплантант формирует области 40 и 41 Р-типа
под дном обнаженных отверстий в фоторезисте 33 и оксиде 31.
После этой операции имплантации и как показано на фиг. 5, фоторезист 33 удаляют и
вводят имплантанты 40 и 41 при 1175 °С в течение примерно 30-60 мин для достижения глубины 1,0-2,0
5
BY 4235 C1
мкм. Конструктор может выбрать другие энергии имплантации и времена и глубины диффузии в зависимости от типа прибора, который он хочет сформировать.
На следующей технологической операции, показанной на фиг. 6, относительно высокую N+-дозу мышьяка или фосфора, например 1Е16, имплантируют через окна 34 и 35 при уровне энергии имплантации около
120 кэВ. Следующей может быть операция диффузии. Например, если в качестве разновидности имплантанта используют мышьяк, его можно подавать при 975 °С в течение одного часа. За это время выращивают
тонкий оксид (не показан) на боковых стенах поликремния, чтобы закрыть поликремний перед осаждением
низкотемпературного оксида. Затем имплантируют Р+-бор через окна 34 и 35 при дозе около 1Е15 и энергии
имплантации 80-120 кэВ. N+-слой 50 будет менее глубоким, чем Р+-слой 51, на величину, выбранную конструктором и определяемую разновидность применяемого имплантанта и применяемыми дозами.
Затем, и как показано на фиг. 7, осаждают низкотемпературный оксид (НТО) на поверхности подложки,
показанной на фиг. 6, до получения толщины 0,6-0,8 мкм. В условиях осаждения НТО используют реакцию
разложения силана кислородом при температуре около 425 °С, формируя таким образом слой 60 НТО. Толщину выбирают так, чтобы минимизировать емкости перекрытия затвор-исток и короткие замыкания, одновременно обеспечивая обычное нанесение рисунка и хорошее покрытие.
После осаждения слоя 60 НТО активируют N+- и Р+-области при температуре около 975 °С в течение
примерно 30 мин. Затем эти переходы активируют до глубин около 0,3 мкм для N+-области и 1 мкм для Р+области. За счет активации после осаждения слоя 60 НТО этот слой НТО также будет уплотняться в условиях активации.
Следует отметить, что эта операция создала концевые канальные области 55 и 56 для двух ячеек, которые
показаны. Эти канальные области лежат под соответствующими сегментами слоя 32 поликремния, который
ограничивает поликремниевый затвор для каждой ячейки, и инвертируются после подключения потенциала
затвора к слою 32 поликремния. Слой 32 поликремния будет иметь решетчатую конфигурацию между ячейками, если он имеет структуру многоугольника. Эта решетка на своих сторонах или краях будет лежать поверх нижележащих канальных областей в ячейках.
Надлежащий выбор параметров диффузии предотвратит достижение легирующей Р +-примесью канальных областей поверхности в объеме, достаточном для существенного изменения порогового напряжения.
Можно разработать процесс с операциями тщательного регулирования, чтобы обеспечить вклад Р+ в пиковое
легирование каналов. Это требует очень тщательного регулирования профиля боковых стенок поликремния как
можно ближе к вертикальному положению.
Затем, и как показано на фиг. 8, наносят новый слой 70 фоторезиста поверх слоя 60 НТО, и на слой 70
фоторезиста наносят рисунок с помощью второй операции нанесения контактной маски, с формированием
совмещенных малых центральных отверстий, которые расположены на оси каждой из отдельных ячеек или по
длине полосок, если используют встречно-гребенчатую геометрию. Это единственная критическая операция
совмещения в новом способе. Если используют сотовую структуру, отверстия в фоторезисте 70 имеют диаметр примерно 1,5-2 мкм. Этот размер зависит от процента фотолитографии и системы контактов металлкремния. После формирования отверстий в фоторезисте слой НТО травят анизотропным травителем для оксида с целью открытия центрального отверстия, которое достигает поверхности кремния.
Затем, и как показано на фиг. 9, выполняют анизотропное травление, посредством которого травят обнаженную поверхность кремния, так что на поверхности кремния образуются отверстия, которые пронизывают
N+-слои 51 и достигают Р+-слоя 50 для каждой ячейки. Так, с помощью химически анизотропного плазменного травителя на основе хлора удаляют около 0,4 мкм кремния с поверхности, формируя выемки или отверстия 80 и 81 в центрах ячеек, образованных областями 40 и 41.
Затем, и как показано также на фиг. 9, подвергают кремниевую подложку воздействию изотропного жидкого травителя, который осуществляет подтравливание обратной стороны НТО до диаметров 82 и 83. Это
воздействие в случае шестиугольной или многоугольной ячейки обнажает поясок поверхности кремниевого
кристалла ИС, проходящий вокруг отверстий 80 и 81.
В предпочтительном конкретном варианте осуществления изобретения жидкостное травление, вызывающее подтравливание в НТО и оксиде затвора, является жидкостным травлением оксида буферным травителем концентрации 6:1 в течение 2-5 мин. Это вызывает образование пояска шириной примерно 0,2-0,5 мкм,
что достаточно для создания контакта, имеющего низкое сопротивление, с истоковой областью. Затем, и как
видно на фиг. 10, удаляют фоторезист 70 и осаждают металл 84 истока, например алюминий, на всю поверхность прибора. Алюминий будет заполнять отверстия 80 и 81 и будет покрывать пояски кремния, образованные подтравливаниями 82 и 83, показанными на фиг. 9 и 10. Таким образом, металл 84 истока автоматически
соединяет нижележащую Р+-область 50 и N+-область 51, создавая преднамеренное короткое замыкание между Р- и N -областями в каждой ячейке.
Структура, показанная на фиг. 10, дает готовую сотовую конфигурацию полевого МОП-транзистора (или
встречно-гребенчатую конфигурацию, если выбрана именно она), а остальные операции при обработке прибора будут включать в себя обычное некритическое маскирование для создания областей соединений затвора и электродов и необязательное маскирование для открытия окон в изолирующем слое для
6
BY 4235 C1
скрайбирования, или аналогичные операции. В числе основных технологических операций не учтено маскирование для скрайбирования, поскольку для изготовления полевого МОП-прибора требуются только три
маскирования и только одно критическое совмещение.
Отметим также, что для завершения формирования прибора, показанного на фиг. 10, необходим контакт
стока. Этот контакт стока должен проходить к нижней стороне подложки обычным образом или может, если
это желательно, размещаться на верхней стороне подложки и соединяться с общими областями проводимости между ячейками 40 и 41 с помощью стоков и скрытых слоев или подобных средств, как указано в патенте № 5191396. Отметим также, что если прибор подлежит включению в биполярный транзистор с
изолированным затвором, следует обычным способом дополнительно нанести на нижнюю сторону структуры подложки расходуемый тонкий буферный N+-слой и нижний буферный Р+-слой.
На фиг. 11 изображен второй конкретный вариант способа, соответствующего изобретению, при котором
после операции, показанной на фиг. 8, проводят травление НТО изотропным травителем с образованием радиальной кривой 90 для стенок отверстий. Это травление можно осуществлять буферным травителем концентрации 6:1 для оксида в течение примерно 8 мин. Поперечный размер подтравливания кривой будет
около 0,5 мкм внизу и около 1 мкм вверху слоя НТО.
Затем, как показано на фиг. 12, свисающую часть слоя фоторезиста, который был подтравлен при ранее
проведенном изотропном травлении, используют в качестве теневой маски в процессе анизотропного плазменного травления с использованием хлорной плазмы.. Это анизотропное плазменное травление сформирует
центральное отверстие 95 в ячейке, которое может иметь глубину 0,4 мкм, но является достаточно глубоким
для достижения и подтравливания Р+-области 50.
Плавная кривая 90 в слое 60 НТО и отверстие 95 уменьшенного диаметра в кремнии обеспечивает более
гладкую поверхность, на которой позднее можно сформировать алюминиевый электрод. Таким образом, поскольку известно, что алюминий не может обеспечить должное покрытие острых углов, предпочтительно
иметь поверхности плавной кривизны для совершенствования операции нанесения алюминиевого покрытия.
Именно этот эффект создается технологической операцией, показанной на фиг. 12.
Как показано на фиг. 13, удаляют фоторезист 70 и осаждают на поверхность алюминиевый контактный
слой 98, который с большей легкостью повторяет при этом плавную кривую 90 в НТО с целью обеспечения
более качественной операции нанесения покрытия для получения алюминиевого электрода. Отметим, что
алюминиевый электрод также автоматически осуществляет контакт между Р+-областью 50 и N+-областью 51,
обеспечивая таким образом желаемое короткое замыкание этих слоев в их центре.
На фиг. 14 и 15 изображен еще один конкретный вариант осуществления изобретения, в котором после
операции, показанной на фиг. 3, формируют переходы, используемые для получения заданных ячеек, или
формируют области встречно-гребенчатой конфигурации с помощью двух имплантаций, первой из которых
является имплантация бора с дозой 3Е14 при 120 кВ, формирующая Р+-области 100 и 101 в отверстиях 34 и
35 в оксиде 31. Фоторезист уделяют, а потом отжигают эту область в течение примерно одного часа при
1050 °С. После этого имплантация мышьяка или фосфора с дозой 1Е16 при 120 кВ формирует слои 102 и
103 в отверстиях 34 и 35 соответственно. После имплантации удаляют слой фоторезиста, осаждают слой 120
НТО и отжигают имплантант истока в течение примерно одного часа при 975 °С. Эти операции активируют
Р+-область 110 примерно на 1,4 мкм и N+-область 111 примерно на 0,3 мкм.
Затем подложку, содержащую два перехода, будут обрабатывать, как указано выше. Следует отметить,
что Р+-область в канальной области на поверхности прибора может иметь относительно низкую концентрацию Р-типа при регулировании надлежащим образом, а значит - может быть легко инвертируемой канальной
зоной.
Обращаясь далее к фиг. 16, отмечаем, что здесь изображен еще один конкретный вариант осуществления
изобретения, в котором прибор изготавливают, как показано на фиг. 9, но не формируют Р+-область 50 через
окна 34 и 35 в поликремнии. Вместо этого, в варианте, показанном на фиг. 16, формируют сильно легированные контактные Р+-области 120 и 121 посредством контактной маски после травления отверстий 80 и 81
для обнажения поверхностей областей 40 и 41 тела. Далее структуру обрабатывают, как указано на фиг. 1013. Неожиданно оказывается, что отжиг после имплантации областей 120 и 121 не требуется. Так получается
потому, что последующего спекания металла 84 (фиг. 10) после его осаждения при температуре около
420 °С достаточно для активации достаточного количества легирующей примеси, а температура достаточно
низка для того, чтобы ее можно было допустить после осаждения металла, как показано на фиг. 10.
Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на конкретные варианты его осуществления, для специалистов в данной области техники будет очевидна возможность других его изменений и модификаций.
Поэтому настоящее изобретение предпочтительно не ограничено приведенным здесь конкретным описанием, а ограничивается только прилагаемой формулой изобретения.
7
BY 4235 C1
Фиг. 3
Фиг. 2
Фиг. 5
Фиг. 4
Фиг. 7
Фиг. 6
8
BY 4235 C1
Фиг. 9
Фиг. 8
Фиг. 10
Фиг. 11
Фиг. 12
Фиг. 13
Фиг 14
Фиг. 15
Фиг. 16
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
213 Кб
Теги
by4235, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа