CS223069B1 - Sposob vytvárania hradiel tranzistorov a spojovacích vodičov - Google Patents

Abstract

Sposob vytvorenia hradiel tranzistorov a spojovacích vodičov v drážkách polovodičové] došky vytvořených najma V-leptom. Sposob prináša vyššie účinky oproti doterajšiemu stavu jednoduchou technológiou výroby hradiel tranzistorov v mikrometrovej respektive submikrometrovej oblasti a spojovacích vodičov vnořených do povrchu polovodičovej došky. Podstata spósobu je deponovanie určujúcej vrstvy a vytvorenie úzkého pásika z tejto vrstvy vo V-lepte leptáním bez maskovania. Sposob je určený najmá pre výrobu tranzistorov V—MOS s minimálnymi parazitnými kapacitami a dížkou kanálu v mikrometrovej, respektive submikrometrovej oblasti. Sposob bližšie objasní obrázok 2.

Description

223069

Vynález sa týká spůsobu vytvorenia hra-diel tranzistorov a spojovacích vodičov po-lovodičových prvkov v drážkách polovodi-čové] došky vytvrených najma V-leptom. V polovodičovej technike a predovšetkýmv obvodoch velkej integrácie je požiadavkaminimalizovat rozměry tranzistorov, znižo-vať parazitně kapacity a skracovať dížkyspojovacích vodičov. Jednou z metod výro-by tranzistorov MOS s velmi krátkými ka-nálmi, s relativné vysokým prienikovým na-patím a malou citlivosťou na efekty krát-kého kanálu, je technológia využívajúcaanizotropné leptáme, například V-lept. Ka-nál tranzistora je umiestnený vo vrchole, re-spektive blízko vrcholu V-leptu, hradlo tran-zistora je vytvořené maskou, ktorá přesahu-je okienko V-leptu. To znamená, že hradloje vytvořené nielen nad oblasťou kanálutranzistora, ale tiež nad susedlaclmi oblas-fami emitora a kolektore. To zvyšuje pa-razitně kapacity a znižuje tak hodnotu med-znej frekvencie tranzistora.

Je preto výhodné zmenšit tieto prekryvo-vé oblasti hradla respektive vytvořit samo-zákrytové hradlo vnútri V-leptu. U zložitej-ších integrovaných obvodov sa využívá spo-jovacej slete vodičov aj v niekolkých vrst-vách nad sebou, čo znižuje planaritu systé-mu a kladin zvýšené nároky na přechodymedzi vrstvami a na fotolitografické spra-covanie. Vedeme spojovacích vodičov vnútriV-leptov umožňuje jednoduché prepojeniehradiel, může zjednodušit prepojovaciu sieťvodičov a prispieť ku zmenšeniu plochy sy-stému. V technologii V-leptu sú známe spůsoby vy-tvárania hradiel tranzistorov ako napříkladdepozícia hliníka respektive polykryštalic-kého kremíka a vytvarovania hradla pomo-cou masky. Maska má spravidla vačšie roz-měry než okienko V-leptu, je nutná přesnáorientácia masky a na tenkom hradlovomoxide sú prekryvy hradla tranzistora nadoblasťami emitora a kolektora. Dalšou me-todou je depozícia polykryštalického kremí-ka a nasledujúce zbrúsenie vrstvy tak, žepolykryštalický křemík ostane len v dráž-kách V-leptu. Zbrusovanie polykryštalic-kého kremíka na celej ploché došky je tech-nicky náročné a na tenkom hradlovom oxi-de ostávajú prekryvy hradla tranzistora nadoblasťami emitora a kolektora. V inej me-tóde s,a na došku s deponovanou vrstvoupolykryštalického kremíka nanesie vrstvanapříklad pozitívneho fotolaku a ten sa přivyvolávaní odstraňuje z celej plochy doš-ky. Vo V-leptoch ostanú zbytky fotolaku vdůsledku jeho váčšej hrůbky vzniknutej roz-těkáním pri nanášaní. Zbytky fotolaku voV-leptoch slúžia potom ako maska pre tva-rovanie polykryštalického kremíka. Fotolakna ploché došky nemusí byť nanesený do-statečné homogénne, zbytky fotolaku vo V--leptoch potom nemajú rovnakú a reprodu-kovatelnú hrůbku v různých mieetach doš-ky a vo V-leptoch s různou orientácíou. V technologii integrovaných obvodov súznáme spůsoby vytvárania vodivých spojovv systéme například difúziou respektive im-plantáciou vodivých oblastí, oddělených odpodložky pirechodom PN. Tieto oblasti má-jů voči podložke istú vlastnú kapacitu, kto-rá je závislá na napatí. Sleť vodivých ob-lastí musí byť tvarovaná maskováním. Spo-jované vodiče sú dalej vytvárané depozí-ciou vodivých materiálov například hliníkaalebo polykryštalického kremíka na izolač-nú vrstvu například oxidu. Vytváranie via-cerých vrstiev nad sebou narušuje plana-ritu systému a zmenšuje električku spoleh-livost pri vedení spojov cez hrany schod-kov jednotlivých vrstiev. Sieť vodičov musíbyť taktiež tvarovaná maskováním.

Tieto doterajšie nevýhody odstraňuje spo-sob vytvorenia hradiel tranzistorov a spojo-vacích vodičov polovodičových prvkov vdrážkách polovodičovej došky vytvořenýchnajma V-leptom a to tak, že na celom povr-chu polovodičovej došky sa vytvoří základ-ná vrstva, na ktorú sa deponuje určujúcavrstva. Podstatou spůsobu je, že určujúcavrstva sa .zleptá tak, že iba vo vrchole V--leptov ostanú neodleptané zbytky určujúcejvrstvy, pričom určujúca vrstva je tvořená na-příklad polykryštalickým kremíkom a na jejzleptanie sa použije například leptadlo ob-sahujúce etyléndiamín, pyrokatechín a vo-du. Deponovaná hrúbka určujúcej vrstvymusí byť váčšia ako l,4násobok výslednejhrůbky neodleptaného zbytku určujúcejvrstvy vo V-lepte a může byť menšia akol,4násobok celkovej hlbky V-leptu.

Vyššie účinky podl'a vynálezu oproti do-terajšiemu stavu spočívajú v jednoduchejtechnologii, samonastavitefnosti hradieltranzistorov respektive spojovacích vodičovv drážkách polovodičovej došky, najma voV-leptoch, bez nutnosti mastkovania, mož-nosťou realizovat samozákrytovú technoló-giu s týmito hradlami v míkrometrovej res-pektive submikrometrovej oblasti a možnos-ti realizovat spojovacie vodiče v rovině vno-renej do povrchu polovodičovej došky.

Vynález objasní přiložený výkres vozvačšenom ireze, kde na obrázku 1 je na-značený stav po depozícii určujúcej vrstvya na obrázku 2 je znázorněný stav po vý-slednom leptaní určujúcej vrstvy.

Postup podlá vynálezu je možné použitnapříklad u týchto dvoch príkladov. Nakremíkovej doske 1 je vytvořená základnávrstva 2 ako je zřejmé na obrázkoch 1 a 2.Základná vrstva 2 je tvořená len dielektri-kom například oxidom. Na základná vrstvu2 sa deponuje určujúca vrstva 3, ktorá mápožadovanú hrůbku 4 a je tvořená napříkladpolykryštalickým kremíkom. Keďže stenyV-leptu zvlerajú vo vrchole přibližné uhol70°, z geometrie V-leptu vyplývá, že vovrchole V-leptu je hrúbka určujúcej vrstvy5 přibližné o 70 % váčšia než deponovanáhrúbka určujúcej vrstvy 4. V ďalšom se lep-

Claims (2)

1. 5 223069 tá určujúca vrstva 3, pričom doba lepta-nia sa nastaví tak, aby sa odleptala hrúbkaurčujúcej vrstvy 4 mimo V-lept a vo vrcho-le V-leptu zostal úzký pásik určujúcej vrst-vy výslednej hrůbky 6. Úzký pásik určujú-cej virstvy vo V-lepte je tak definovaný V-leptom, hrúbkou deponovanej určujúcej vrst-vy a dobou leptania. Pasky určujúcej vrst-vy 3 vo vrchole V-leptu tvořené napříkladpolykryštalickým kremíkom slúžia akohradla tranzistorov respektive spojovacievodiče v drážkách V-leptov. V druhom pří-klade je základná vrstva 2 t-vorená dielek-trikom například oxidom, na ktorý je na-viac deponovaná kovová vrstva napříkladmolybden. Na túto základů vrstvu 2 sa de-ponuje určujúca vrstva 3 například poly-kryštalický křemík, ktorý sa leptá vyššiepopísaným spňsobom, s cieíom vytvořit úzképásiky polykryštalického kremíka vo V-lep-te. Pásiky polykryštalického kremíka slúžiaďalej ako maska, pomocou ktorej sa vylep-tajú odpovedajúee pásiky kovověj vrstvy.Pásiky kovověj vrstvy například molybdénuslúžia potom ako hradlá tranzistorov res-pektive spojovacie vodiče v drážkách V-lep-tu. Z geometrie V-leptu vyplývá, že v obochpríkladoch hrubka určujúcej vrstvy 4 mu-sí byť vačšia než l,4krát výsledná hrúbkazbytku určujúcej vrstvy 6 vo vrchole V-lep-tu po leptaní. Ďalej odtial' vyplývá, že de-ponovanie určujúcej vrstvy 3 o hrúbkel,4krát híbka V-leptu tento V-lept temervyrovná a ďalšie zváčšovanie hrůbky urču-júcej vrstvy 3 nemá vačší účinok. Při výrobo laterálneho tranzistora V—MOSje technológia v prvej časti formálně zhod-ná s přípravou planárneho tranzistora MOS.Rozdiel je predovšetkým v tom, že V-leptpřesekne difúznu oblast na oblasti emitoraa kolektora a kanál tranzistora je umiest-nený vo vrchole respektive blízko vrcholuV-leptu. Základná postupnost operácií mů-že byť nasledujúca — oxidácia povrchu doš-ky pre maskovaní©, vymedzenie difúznej ob-lasti emitora a kolektora maskou, difúzia oblasti emitora a kolektora a súčasná re-oxidácia, vymedzenie oblastí V-leptu mas-kou, anizotropné leptanie V-štruktúry a vy-tvořeni© hradlového oxidu. Při realizáciispojovacích vodičov vo V-lepte je nutnépřed hradlovým oxidom vytvořit na přísluš-ných častiach V-leptu hrubý oxid napříkladlokálnou oxidáciou. Další postup pri využití vynálezu je na-příklad depozícia polykryštalického kremí-ka a jeho leptanie s cieíom vytvořit úzképásiky polykryštalického kremíka vo V-lep-te. Bol vyskúšaný ’ nasledujúci postup a vý-sledok bol overený na rastrovacom mikro-skope. Na kremíkovej doske so sústavou V--leptou s vytvořeným hradlovým oxidom100 nm bola deponovaná vrstva polykryš-talického kremíka o hrúbke 850 nm. Vovrchole V-leptu bola namerená zváčšenáhrúbka 1500 nm. Polykryštalický křemík boldeponovaný pri teplote 650 °C pri zníženomtlaku — LPCVD a bol dopovaný fosforom nabežnú koncentráciu příměsi. V ďalšom bola vrstva polykryštalickéhokremíka leptaná bez masky na celej plochédošky v roztoku 250 ml etyléndiamínu, 44gramov pyrokatechínu a 110 ml deionizo-vanej vody pri teplote 100 °C až 105 °C. Pojednej minúte leptania bol polykryštalickýkřemík zleptaný z povrchu došky a iba voV-leptoch ostali pásiky polykryštalickéhokremíka přibližné trojúhelníkového profiluo výške přibližné 560 nm, Nasledujúci technologický postup sa mů-že zhodovať so štandartnou výrobou samo-zákrytových tranzistorov MOS. Základná po-stupnost operácií může byť nasledujúca —— implantácia oblastí emitora a kolektoravyužívajúca samozákryt hradla a aktiváciapříměsí, otvorenie kontaktových okienok,naparenie hliníka, leptanie hliníka cez mas-ku, sintrovanie hliníka, depozícia pasivačné-ho oxidu a otvorenie expandovaných kon-takt ov. Spůsob podlá vynálezu je určený k vy-užitiu pri výrobě například tranzistorovV—MOS. PREDMET VYNÁLEZU

   1. Spůsob vytvárania hradiel tranzisto-rov a spojovacích vodičov polovodičovýchprvkov v drážkách polovodičovej došky vy-tvrených najma V-leptom, a to tak, že nacelom povrchu polovodičovej došky sa vy-tvoří základná vrstva, na ktorú sa deponujeurčujúca vrstva, vyznačený tým, že určujú-ca vrstva sa odleptá tak, že iba vo vrcholeV-leptu zostane neodleptaný zbytok urču-júcej vrstvy, pričom určujúca vrstva je tvo-řená například polykryštalickým kremíkom a na jej odleptanie sa použije napříkladleptadlo obsahujúce etyléndiamin, pyroka-techín a vodu.
2. 2. Spůsob vytvárania hradiel tranzistorova spojovacích vodičov podlá bodu 1 vyzna-čený tým, že deponovaná hrúbka určujúcejvrstvy musí byť vačšia ako 1,4-násobok vý-slednej hrůbky neodleptaného zbytku urču-júcej vrstvy vo V-lepte a může byť menšiaako l,4násobok celkovej hlbky V-leptu. 1 list výkresov