CS212647B1 - Způsob výroby integrovaných obvodů v pevné fázi s dielektrickou izolací - Google Patents

Abstract

Vynález ee týká způsobu výroby integrovaných obvodů v pevná fázi s dielektrickou izolací vytvořenou selektivním leptáním a selektivní oxidací křemíku přes masku zhotovenou ve vrstvě oxinitridu křemíku.

Description

Vynález se týká způsobu výroby Integrovaných obvodů v pevná fázi s dielektrlckou Izolácí

Moderní Integrovaná obvody v pevná fázi jsou vyráběny s využitím selektivní oxidace křemíku. Vrstvy kysličníku křemičitého je u bipolárních obvodů k dielektrické izolaci v horizontálním směru, u unipolárních obvodů tvoří vrstva kysličníku křemičitého přímo tzv. polní oxid, zabraňující inverzi povrchu mimo aktivní prvky obvodu.

Ve standardním technologickém procesu se jako masky pro selektivní oxidaci křemíku využívá vrstvy nitridu křemíku Si-jN^ tloušťky 150 až 300 na, ležící na tenké vtstvičce kysličníku křemičitého SiO₂ tloušťky 10 až 20 run. V této dvojvrstvě jsou pak fotolitografickou cestou a chemickým nebo plasmochemickým leptáním vytvarována okénka až k povrchu monokrystalického křemíku. Takto vytvořená masky se pak využije buá přímo k selektivní oxidaci křemíku anebo nejprve k předleptání křemíku a následující selektivní oxidaci. Předleptání křemíku slomžl k zapuštění izolační vrstvy kysličníku křemičitého a k vytvoření planárního výsledného povrchu struktury. Tenká vrstvička kysličníku křemičitého mezi vrstvou nitridu křemíku a povrchem křemíku je u standardního procesu nutná pro potlačení nežádoucího pnutí, vyvolávajícího krystalografické defekty v křemíku. Mezi nevýhody standardního postupu patří:

- náročná příprava a měření velmi tenké a přesné mezivrstvy kysličníku křemičitého,

- komplikované fotolitografické zpracování dvojvrstvy nitrid křemíku - kysličník křemičitý, vyžadující leptání kvalitativně odlišných vrstev,

- problémy a přesnou definicí daného motivu masky v dvojvrstvě nitrid křemíku - kysličník křemičitý; zvláště kritické je podleptání tenké vrstvičky kysličníku křemičitého, především pak při chemickém leptáni křemíku.

Uvedené nevýhody odstraňuje způsob výroby integrovaných obvodů v pevné fázi s dielektrickou izolací vytvořenou selektivní termickou oxidací nebo selektivním leptáním a selektivní termickou oxidací křemíku podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že maska je zhotovena ve vrstvě oxlnitridu křemíku SiOgNy.

Výhody tohoto postupu spočívají v tom, že:

«· dvojvrstva nitrid křemíku - kysličník křemičitý je nahražena jedinou vrstvou oxlnitridu křemíku a odpadá tak náročná příprava a měření tenké vrstvičky kysličníku křemičitého,

- zjednoduší se fotolitografické příprava masky na leptání jen jediná oxinitridové vrstvy,

- při plaamochemickém leptání vrstvy oxlnitridu křemíku přes masku ve fotorezistu lze s výhodou přes tutéž masku ve stejném pracovním cyklu leptat i křemík,

- změnou obsahu kyslíku ve vrstvě oxlnitridu křemíku lze v ěirokém rozmezí řídit velikost mechanického pnutí mezi vrstvou oxlnitridu křemíku a křemíkem,

- možnost dosáhnout lepší definice horizontálních rozměrů morfologiekých detailů, stejně jako příznivější vertikální geometrie, tj. plenárního povrchu.

Příklad využití vynálezu při výrobě integrovaného obvodu iseplanárního typu s dielektrlckou izolací vytvořenou selektivním leptáním a selektivní termickou oxidací křemíku přes masku zhotovenou ve vrstvě oxlnitridu křemíku:

»

Křemíková destička typu vodivosti P s utopenými, arzénem difundovanými oblastmi a křemíkovou epltsxní vrstvou typu P, je připravena standardním způaohem, Poté se křemíková destička důkladně umyje n na jejín povrchu se reakcí anonieku NH-j s diehlersilenem SlHjClj a a kysličníksn dusným MjO vytvař! při teplotě 900 *C a tlaku 70 Pa vrstva oxlnitridu křemíku o tloušťce 200 na a indexu lomu 1,80 (A 632,8 na). Takto vytvořená vrstva oxlnitridu křemíku obsahuje oen 15 % atomových kyslíku.

Standardním postupem ae na křemíkovou destičku s vrstvou oxinitridu křemíku nanese vrstva fotorezistu o minimální tloušťce 1,5 /im a vytvoří se izolační fotorezistové maska. Plasmochemickým leptáním ve směsi tetrařluormetanu CF^ a kyslíku Oj a helia He se v otevřených okénkách fotorezistové masky proleptá nejprve vrstva oxinitřídu křemíku a poté, v rámci téhoš pracovního cyklu, se vyleptají Izolační kanálky do křemíkové epitaxní vrstvy, ležící na křemíkové destičce. Typická hloubka vyleptaných kanálků v křemíkové epitaxní vrstvě činí 1 pa· Následuje odstranění fotorezistové vrstvy v kyslíkovém plazmatu. Pak je křemíková destička vystavena termické oxidaci ve vodní páře při teplotě 900 °C po dobu 20 hodin, čemuž odpovídá vrstva izolačního kysličníku křemičitého o tloušťce 1,7 ^im. Při termické oxidaci se malá část vrstvy oxinitridu křemíku - asi 20 nm - přemění na kysličník křemičitý. Tuto vrstvu kysličníku křemičitého je nutné odstranit v pufrované kyselině fluorovodíkové. V dalším kroku je možné vrstvu oxinitridu křemíku využit pro maskování proti následujícím difúzím a implantacím,anebo ji lze úplně odleptat v horké kyselině fosforečné. Následné operace zpracování křemíkové destičky jsou shodné se standardním isoplanárním technologickým procesem.

Claims (1)

1. Způsob výroby integrovaných obvodů v pevné fázi s dielektrickou izolací, vyznačený tím, že maska pro selektivní oxidaci, anebo pro selektivní leptání a selektivní oxidaci křemíku je zhotovena ve vrstvě oxinitridu křemíku.