IT8224636A1 - Metodo per creare una stretta scanalatura o fessura in una regione di un substrato, in particolare una regione di un substrato a carattere di semiconduttore - Google Patents

Metodo per creare una stretta scanalatura o fessura in una regione di un substrato, in particolare una regione di un substrato a carattere di semiconduttore Download PDF

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Description

Descrizione dell 'invenzione avente per titolo:
"Metodo per creare una stretta scanalatura o fessura in una regione di un substrato, in particolare una regione di un substrato a carattere di semiconduttore"
RIASSUNTO
Secondo la presente invenzione almeno uno strato (2) impedente la ossidazione viene creato sulla regione (1) del substrato, mentre su questo strato viene creato uno strato ossidabile (3). Lo strato ossidabile (3) viene rimosso su parte della regione (l) del substrato. Una porzione marginale (5) dello strato ossidabile (3) viene ossidata. Successivamente, almeno la parte non coperta dello strato (2) impedente l?ossidazione viene rimossa selettivamente e la parte esposta della regione del substrato viene ossidata termicamente attraverso parte del suo spessore, mentre praticamente solo in corrispondenza dell? area della porzione marginale ossidata (5) la regione (l) del substrato risulta esposta e viene asportata per attacco attraverso almeno parte del suo spessore in modo da creare una scanalatura (8), lo strato ossidabile (3) e la porzione marginale ossidata (5) venendo completamente asportati. La regione del substrato pu? consistere in uno strato di silicio monocristallino o policristallino. Lo strato ossidabile pu? consistere, ad esempio, di silicio policristallino e pu? essere ricoperto con un secondo strato (4) impedente l'ossidazione. Se la regione del substrato ? uno di strato di mascheratura, le scanalature ivi create possono essere usate per scopi di drogaggio, ad esempio per formare elementi di arresto di canali, e cos? via.
Applicazione in particolare per la produzione di circuiti integrati e di elettrodi di porta distanziati di pochissimo fra loro in strutture IGFET e CCD
Figura 9.
DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE
La presente invenzione si riferisce ad un metodo per creare una stretta scanalatura in una regione di un substrato, la larghezza della scanalatura essendo determinata in modo autoallineante.
La presente invenzione si riferisce inoltre ad un dispositivo avente una regione del substrato comprendente una stretta scanalatura o fessura che viene creata mediante l'impiego del metodo? Il crescente sviluppo dei circuiti integrati e la tecnologia ivi usata implicano sempre maggiori requisiti per quanto concerne la densit? di impaccamento, cio? il numero di elementi circuitali per unit? di area superficiale, il che ha come risultato che si richiedono dimensioni sempre pi? piccole dei separati elementi strutturali del complesso circuitale. Nella maggior parte dei casi si fa in proposito uso di metodi di attacco fotolitografici. Tuttavia si raggiunge ben presto un limite inferiore per quanto concerne le dimensioni che si possono ottenere. Questo limite ? determinato fra l'altro dalla capacit? di definizione della lacca fotosensibile usata in questi metodi. Alcuni perfezionamenti a tal riguardo si possono ottenere con 1' uso di lacche che sono sensibili ai raggi ultravioletti, a raggi X o a radiazioni elettroniche, ma anche in tal caso sussiste pur sempre 1'inconveniente che spesso si devono allineare successivamente l?una rispetto all'altra varie maschere. In questo caso si devono tenere in debito conto tolleranze che ancora una volta pongono un limite alle dimensioni minime raggiungibili .
Quest'ultimo inconveniente pu? essere evitato
per la maggior parte creando zone a carattere di semiconduttore, finestre di contatto e metallizzazioni in un modo comportante autoallineamento, vale a dire che viene effettuata una serie di successive operazioni nessuna delle quali richiede 1'allineamento di uno schema o disegno rispetto ad uno scherno o disegno che sia stato gi? precedentemente creato.
Un metodo del tipo descritto nel preambolo, in cui una stretta fessura viene creata in una regione del substrato consistente di uno strato di silicio policristallino, ? noto da I.E.E.E., International Solid State Circuits Conference, Febbraio 1981, p.216-217.
In questo metodo la larghezza della fessura viene determinata da un processo di attacco in sottosquadro con l'impiego di un liquido di attacco selettivo. L* uso di un tale metodo di attacco in sottosquadro "ad umido" presenta per? gravi inconvenienti, come, tra l'altro, il pericolo che contaminazioni rimangano
nella cavit? ottenuta mediante attacco in sottosquadro, ed in generale d? un risultato non riproducibile o difficilmente riproducibile.
La presente invenzione ha fra l'altro per suo scopo quello di realizzare un metodo per creare in modo autoallineante una stretta scanalatura o fessura in una regione del substrato senza la necessit? di praticare attacco in sottosquadro con l?ausilio di un liquido di attacco e senza la necessit? di effettuare complicati metodi di attacco.
La presente invenzione si basa, fra l'altro, sul riconoscimento del fatto che questo pu? essere realizzato con l'uso di uno strato di un materiale ossidabile che temporaneamente agisce come strato ausiliario e che viene rimosso nel corso del processo.
Secondo la presente invenzione un metodo descritto nel preambolo ? quindi caratterizzato dal fatto che su una superficie della regione del substrato viene creato almeno uno strato impedente l'ossidazione e su questo strato viene creato uno strato ossidabile, dal fatto che lo strato ossidabile viene rimosso selettivamente su parte della superficie della regione del substrato, cos? che una porzione marginale della restante parte dello strato ossidabile viene ossidata selettivamente attraverso il suo spessore, la restante parte dello strato ossidabile essendo ossidata al massimo solo attraverso parte del suo spessore, e dal fatto che poi almeno la parte non coperta dello strato impedente l'ossidazione viene rimossa selettivamente, la parte esposta della regione del substrato viene ossidata termicamente attraverso par? te del suo spessore, e la regione del substrato viene esposta in modo autoallineante solo sostanzialmente in corrispondenza dell'area della porzione marginale ossidata e viene asportata via per attacco attraverso almeno parte del suo spessore in modo da ottenere detta scanalatura, la detta restante parte dello strato ossidabile, inclusa la porzione marginale ossidata, venendo asportata.
Il metodo secondo la presente invenzione offre il grande vantaggio che la porzione marginale ossidata gi? ottenuta in un precedente stadio del processo, la quale pu? presentare dimensioni piccolissime (inferiori a 1 um), definisce la larghezza ultima della fessura o scanalatura senza che si rendano necessari ulteriori accurati stadi di allineamento e mascheratura. Inoltre, con l'uso del metodo conforme alla presente invenzione per la preparazione di un dispositivo semiconduttore, questa porzione marginale ossidata pu? anche definire le posizioni di altre parti attive e passive del dispositivo, ad esempio le posizioni di diffusioni e contatti, come verr? spiegato pi? ampiamente in seguito.
La parte stretta del substrato, che ? destinata alla creazione della scanalatura mediante attacco, pu? essere esposta in modo comportcinte autoallineamento ricorrendo a vari metodi. Secondo una prima importante e preferita forma realizzativa, dopo che la parte non coperta dello strato impedente l'ossidazione ? stata rimossa, la parte ossidata dello strato ossidabile viene asportata completamente mediante attacco, dopo di che, simultaneamente con l'ossidazione termica della parte esposta della regione del substrato, la restante parte dello strato ossidabile viene ossidata completamente e la parte sottostante della regione del substrato viene esposta mediante rimozione della parte non coperta dello strato impedente 1' Ossidazione? Simultaneamente con la formazione della porzione marginale ossidata, la restante parte dello strato ossidabile pu? pure essere in parte ossidata? Secondo un'altra forma realizzativa, per?, nel primo caso solamente una porzione marginale nello strato ossidabile viene ossidata? Per questo scopo,sullo strato ossidabile viene creato un secondo strato impedente l'ossidazione, strato che durante l?ossidazione di detta porzione marginale protegge dall' ossidazione la restante parte dello strato ossidabile? La porzione marginale ossidata pu? essere mantenuta durante la maggior parte del processo. Questo si verifica in una preferita forma realizzativa nella quale dopo la detta ossidazione termica della parte esposta della regione del substrato, il secondo strato impedente l'ossidazione ed il sottostante strato ossidabile vengono rimossi, dopo di che la parte del primo strato impedente l'ossidazione cos? esposta viene rimossa, successivamente la porzione marginale ossidata e lo strato di ossido creato termicamente sulla regione del substrato vengono asportati mediante attacco, poi la regione del substrato viene di nuovo sottoposta ad ossidazione termica e la parte sottostante della regione del substrato viene esposta mediante rimozione della parte non coperta del primo strato impedente l'ossidazione.
Tuttavia la porzione marginale ossidata pu? in alternativa essere rimossa in un precedente stadio senza influire sfavorevolmente sulla definizione per autoalline amento dell'ampiezza della scanalatura.
Cos?, secondo un'altra importante preferita forma realizzativa, la porzione marginale ossidata viene asportata mediante attacco gi? dopo la rimozione della parte non coperta del primo strato impedente l'ossidazione ed il secondo strato impedente l'ossidazione viene rimosso dopo l'ossidazione termica della regione del substrato, dopo di che durante l'attacco per la scanalatura nella parte esposta della regione del substrato lo strato ossidabile viene pure asportato mediante attacco.
Un?altra modificazione del metodo conforme alla presente invenzione ? caratterizzata dal fatto che dopo la formazione della porzione marginale ossidata il secondo strato impedente l'ossidazione viene asportato completamente mediante attacco ed il primo strato impedente l'ossidazione viene asportato solamente su parte del suo spessore, dal fatto che lo strato ossidabile viene asportato selettivamente mediante attacco, dal fatto che successivamente le parti del primo strato impedente 1'ossidazione che non sono collocate sotto la porzione marginale ossidata vengono rimosse, dopo di che la porzione marginale ossidata viene asportata mediante attacco, e dal fatto che poi la parte esposta della regione del substrato viene ossidata, dopo di che la restante parte del primo strato impedente l'ossidazione viene asportata selettivamente mediante attacco.
Per quanto il metodo secondo la presente invenzione sia di particolare importanza per la preparazione di un dispositivo a carattere di semiconduttore, esso ? parimenti idoneo, quando viene fatto uso di materiali del substrato non semiconduttivi,ad essere utilizzato nella creazione di strette scanalature in altri materiali, ad esempio in una resina sintetica oppure in un metallo
La scanalatura pu? estendersi attraverso solo parte dello spessore della regione del substrato.
Tuttavia, quando la regione del substrato consiste in uno strato creato su un supporto, la scanaiattira pu? vantaggiosamente estendersi attraverso tutto lo spessore di questo strato, formando cos? un'apertura a forma di fessura.
La presente invenzione verr? ora descritta pi? ampiamente facendo riferimento ai disegni, in cui le figure da 1 a 9 sono viste schematiche in sezione di un dispositivo a carattere di semiconduttore in stadi successivi di preparazione secondo una prima forma realizzativa del metodo conforme alla presente invenzione;
le figure da 10 a 15 sono viste schematiche in sezione di un dispositivo a carattere di semiconduttore in stadi successivi di preparazione secondo una modificazione della forma realizzativa delle figure 1-9;
le figure da 16 a 23 sono viste schematiche in sezione di stadi successivi della preparazione di un dispositivo a carattere di semiconduttore secondo un? altra preferita forma realizzativa.
Le figure da 24 a 31 sono viste schematiche in sezione di stadi successivi della preparazione di un dispositivo a carattere di semiconduttore secondo una ulteriore forma realizzativa preferita,
la figura 32 mostra schematicamente in sezione un'altro dispositivo a carattere di semiconduttore preparato secondo la preferita forma realizzativa delle figure 24-31f
le figure da 33 a 38 mostrano una modificazione della forma realizzativa delle figure 24-31;
le figure da 39 a 45 sono viste schematiche in sezione di altri particolari durante gli stadi di preparazione secondo la forma realizzativa delle figure 33-38,
le figiare da 46 a 51 inclusa mostrano schematicamente in sezione la preparazione di un dispositivo ad effetto di campo del tipo ad accoppiamento di cariche secondo la presente invenzione, e
le figure da 52 e 54 mostrano lana applicazione del metodo secondo la presente invenzione che non rientra nell'ambito della tecnologia dei semiconduttori.
Le figure sono puramente schematiche e non sono tracciate in scala.
Parti corrispondenti vengono generalmente contrassegnate con gli stessi numeri di riferimento.
Le figure da 1 a 9 sono viste schematiche in sezione di stadi successivi della preparazione di un dispositivo semiconduttore secondo il metodo conforme alla presente invenzione.
In questo esempio, la presente invenzione viene usata per isolare lateralmente una parte a forma di isola di uno strato epitassiale per mezzo di strettissime regioni di ossido. Il materiale di partenza ? una regione di un substrato che in questo esempio ? costituita da una massa di silicio avente una regione 10 del tipo p, uno strato annegato 11 di tipo n ed uno strato epitassiale 12 affiancato di tipo p. Su una superficie 13 della regione 1 del substrato ? presente uno strato 2 impedente l'ossidazione, che in questo esempio ? costituito da uno strato di ni? truro di silicio. Su questo strato ? depositato uno strato 3 ossidabile che in questo caso ? uno strato di silicio policristallino? Per quanto questo non sia sempre necessario, come apparir? dal seguente esempio, sullo strato 3 ? creato un secondo strato 4 impedente l'ossidazione che in questo caso ? analogamente uno strato di nitruro di silicio. Si ottiene in tal modo la situazione illustrata nella figura 1?
Lo strato ossidabile 3 viene ora rimosso su par? te della superficie 13? Per questo scopo, per prima cosa viene parzialmente asportato per attacco lo strato 4 di nitruro di silicio, dopo di che la parte dello strato 3 cos? esposta viene rimossa completamente mediante attacco oppure mediante ossidazione ed asportazione mediante attacco dell'ossido cos? formatosi? Il margine o bordo della restante parte dello strato 3 viene poi sottoposto ad ossidazione termica nella quale si ottiene come risultato che una porzione marginale 5 dello strato 3 si ossida attraverso tutto il suo spessore, come si vede nella figura 2.
Successivamente, la parte restante dello strato 4 e la parte non coperta del primo strato 2 impedente l'ossidazione vengono rimosse, come si vede nella figura 3. La regione del substrato viene poi esposta ed attaccata praticamente solo in corrispondenza dell'area della porzione marginale ossidata 5 in modo confortante autoallineamento ? In questo esempio tale operazione viene effettuata nel modo seguente?
Dopo che la porzione marginale ossidata 5 ? stata asportata mediante attacco, il che ha come risultato la situazione illustrata nella figura 4, la parte esposta della regione 1 del substrato viene ossidata termicamente attraverso parte dello spessore dello strato 12? Durante questa ossidazione termica, lo strato 3 di silicio risulta pure ossidato attraverso tutto il suo spessore. Cos? si formano gli strati di ossido 6 e 7? come si vede nella figura 5? Successivamente, la parte dello strato 2 di nitruro di silicio che rimane fra gli strati di ossidi 6 e 7 viene asportata mediante attacco selettivamente, cos? che in corrispondenza dell'area della porzione marginale ossidata 5 dello strato 3, che ? stata precedentemente rimossa, la regione del substrato risulta esposta. Per mezzo di un attacco mediante plasma viene ora creata una scanalatura 8 avente pareti sostanzialmente verticali nella strettissima parte esposta della regione d?l substrato, parte che pu? avere una larghezza inferiore a 1 um, detta scanalatura circondando lateralmente in modo completo una parte 12A a forma di isola dello strato epitassiale 12 e prolungandosi attraverso lo strato annegato 11, come si vede nella figura 6.
Dopo che gli strati 6 e 7 di ossido sono stati asportati mediante attacco (si veda la figura 7), si effettua ora ossidazione termica in cui la scanalatura 8 si riempie completamente con ossido ed uno spesso strato 9 di ossido di campo si forma nella scanalatura 8 e all'esterno dell'isola 12A (vedi figura 8) ?
Dopo che lo strato 2 di nitruro di silicio ? stato asportato selettivamente mediante attacco, un elemento circuitale a semiconduttore, ad esempio un transistor avente una zona di collettore 11, una zona di base 12A ed una zona di emettitore 14 di tipo n cos? come "una zona - di collegamento 15 si pu? formare nell'isola 12A mediante l'uso di metodi generalmente noti alla tecnica dei semiconduttori. Le finestre di contatto possono poi essere create in un sottile strato di ossido 16. Lo stadio di creazione di finestre di contatto mediante attacco attraverso lo spesso ossido di campo pu? essere evitato grazie alla presenza dello strato 2 di nitruro durante il processo di riempimento con ossido della scanalatura 8.
Siccome ossido di silicio, nitruro di silicio e silicio possono essere attaccati selettivamente l'uno rispetto all'altro, solamente la parte della regione 1 del substrato, vale a dire del suo strato epitassiale superiore 12, che ? collocata al di sotto della porzione marginale ossidata 5, ? risultata esposta ed asportata mediante attacco attraverso parte dello spessore del substrato nel corso del processo descritto senza dovere ricorrere ad operazioni di mascheratura ed allineamento, il tutto in modo caratterizzato da autoallineamento, la restante parte dello strato ossidabile 3 e la porzione marginale 5 di ossido venendo rimosse*
Le regioni di ossido 9 formatesi nelle scanalature 8 possono essere di spessore inferiore a 1 um e conseguentemente molto pi? strette delle consuete regioni di separazione diffuse o di dielettrico. Questo ha come risultato un considerevole aumento della compattezza del complesso circuitale, che pu? comprendere un grande numero di isole aventi la struttura della figura 9 aventi un grande numero di elementi circuitali a carattere di semiconduttore*
La scelta dei vari spessori degli strati e dei metodi di attacco pu? essere lasciata interamente a coloro che sono esperti in materia e dipende dall' applicazione desiderata. In questo esempio, lo spessore dello strato 2 era di 75 nm, quello dello strato 3 era di 0,35 um e quello dello strato 4 era di 150 nm. La larghezza delle scanalature 8 era di 0,5 um e la loro profondit? era di 7 um. Lo strato epitassiale 12 aveva uno spessore di 3um e lo strato annegato 11 aveva uno spessore di 3 um.
Come mezzo di attacco selettivo per nitruro di silicio si pu? far uso di acido fosforico caldo (140-180?c), come agente selettivo di attacco per l?ossido di silicio si pu? far uso di una soluzione tamponata di HF in acqua, e come agente selettivo di attacco per silicio policristallino si pu? far uso di KOH in acqua (20% in peso). Il processo di creazione mediante attacco delle scanalature 8 pu? essere effettuato, ad esempio, in un plasma di CCl4-cloro ad una frequenza, ad esempio, di 13,56 MHz, ad una pressione di 0,3 Pa ed una potenza di 3000 W.
Invece di un transistor avente una zona di base epitassiale, ? naturalmente possibile formare un transistor avente una zona di base diffusa o impiantata di tipo p quando, ad esempio, lo strato 12 ha una conduttivit? non di tipo p ma di tipo n e serve come zona collettore, lo strato annegato 11 di tipo n fortemente drogato formando poi nel modo consueto la connessione collettore annegata, che ? a contatto con la superficie superiore attraverso la zona 15.
Una possibile modificazione dell'esempio delle figure 1-9 ? illustrata schematicamente nelle figu re 10-15? In seguito al fatto che in questa modificazione lo strato 4 di nitruro di silicio ? scelto in modo da essere pi? sottile dello strato 2, la parte non coperta dello strato 2 viene mantenuta parzialmente dopo che lo strato 4 ? stato asportato mediante attacco; si veda la figura 10 che corrisponde allo stadio della figura 3 del precedente esempio. Lo strato di silicio 3 viene poi asportato selettivamente mediante attacco (figura 11) dopo di che il nitruro di silicio non coperto viene asportato completamente (figura 12). Dopo che la porzione marginale ossidata 5 ? stata asportata mediante attacco (figura 13) lo strato di ossido 7 si forma mediante ossidazione termica (figura 14). Il nitruro di silicio 2 viene poi asportato selettivamente mediante attacco e nella parte cos? esposta del substrato 1 viene creata mediante attacco la scanalatura 8 (figura 15).
Questa modificazione presenta 1*inconveniente , per?, che, dopo che la scanalatura 8 ? stata riempita con ossido, lo strato di ossido di campo (cio? cui si deve l'effetto di campo) presentante notevole spessore si forma non su entrambi i lati della scanalatura, il che pu? dare origine a problemi consistenti nel fatto che la formazione ed il contatto di zone semiconduttrici drogate di elementi circuitali a carattere di semiconduttore devono essere realizzati in tempo successivo. Per certe altre applicazioni come ad esempio quando il substrato 1 ? uno strato di silicio creato su un supporto ed ? attraversato completamente dalla scanalatura 8, questa modificazione pu? per? risultare vantaggiosa, poich? sotto il profilo tecnologico essa ? alquanto pi? semplice. In questo caso, ad esempio, le parti della regione 1 del substrato poste su entrambi i lati della scanalatura sono soggette alla stessa ossidazione termica in modo che alla fine presentano lo stesso spessore. Questo contrasta con l'esempio delle figure 1?9, in cui nello stadio finale (figura 9) lo strato epitassiale 12 risulta pi? spesso in corrispondenza dell'area della regione 12A che non accanto ad essa.
Un'altra preferita forma realizzativa in cui si pu? fare a meno di un secondo strato impedente l'ossidazione sullo strato ossidabile 3 verr? ora descritta facendo riferimento alle figure 16-23. In questo esempio e in alcuni degli esempi che seguono, il metodo conforme alla presente invenzione verr? spiegato facendo riferimento alla preparazione di un piccolo transistor bipolare . Tuttavia si deve tenere presente che l'invenzione pu? anche essere utilizzata vantaggiosamente nella preparazione di altri elementi circuitali a carattere di semiconduttore.
Il materiale di partenza ? un corpo supportante 20 di silicio del tipo n, in cui una zona base 21 di tipo p ? diffusa attraverso una finestra presente in uno strato 22 di ossido di silicio. Uno strato di silicio policristallino 1 viene depositato sullo strato isolante 22 e sulla zona base 21 entro la finestra? Nel presente esempio, lo strato di silicio 1 costituisce la regione 1 del substrato che non ? drogato o ? drogato solo debolmente? Sullo strato 1 viene creato uno strato 2 di nitruro di silicio che impedisce l?ossidazione, mentre su questo strato 2 ? ancora una volta presente uno strato ossidabile 3, strato che in questo esempio consiste pure di silicio. Dopo che parte dello strato ossidabile 3 ? stata rimossa, si ottiene la situazione quale si vede nella figura 16.
Giusto come nei precedenti esempi, una porzione marginale 5 dello strato 3 viene ora ossidata attraverso il suo spessore. Siccome lo strato 3 non ? coperto, anche la restante parte dello strato di silicio 3 viene ossidata attraverso parte del suo spessore durante questa ossidazione. La parte non coperta dello strato 2 impedente l'ossidazione viene poi rimossa in modo che si ottiene la struttura della figura 17? La linea di confine della porzione marginale 5 completamente ossidata ? indicata con linee tratteggiate*
A questo punto, ?? la parte esposta dello strato 1 pu? essere drogata. In questo esempio, ci? viene effettuato per mezzo di impiantagione di ioni boro la quale rende la parte esposta dello strato 1 do? tata di forte conduttivit? di tipo p, mentre la parte restante dello strato 1 ? mascherata ad opera degli strati sovrastanti contro questa impiantagione di
ioni? La dose e l'energia dell'impiantagione possono essere opportunamente scelte per ogni particolare caso da coloro che sono esperti in materia.
L'ossido viene poi rimosso, vedi figura 18? Successivamente viene ancora una volta effettuata una ossidazione termica nella,quale l'intera parte restante dello strato 3 di silicio si converte in ossido
23- Uno strato di ossido 24 si forma poi anche sulla parte non coperta dello strato di silicio, vedi figura 19.
La parte non coperta dello strato 2 di nitruro di silicio viene poi asportata mediante attacco, come si vede nella figura 20, e ricorrendo ad attacco mediante plasma si forma una scanalatura 8 con l'uso degli strati 2, 23 e 24 come maschera, detta scanalatura estendendosi attraverso tutto lo spessore dello strato 1? Lo strato 1 viene cosi diviso in due parti
1A e 1B dello strato stesso, come si vede nella figura 21. Successivamente l'ossido 23 e 24 viene asportato mediante attacco (figura 22), dopo di che mediante ossidazione termica la parte 1A dello strato e la parete della scanalatura 8 vengono ricoperte con uno strato di ossido 25, come si vede nella figura 23.
Dopo che lo strato di nitruro di silicio 2 ? stato rimosso, la zona di emettitore 26 di tipo n pu? essere formata mediante diffusione o impiantagione, la parte 1B dello strato subendo al tempo stesso un elevato drogaggio di tipo n. Il transistor cos? ottenuto presenta un emettitore policristallino e connessioni di base a bassa resistenza ohmica? La connessione del collettore pu? essere creata sulla regione di collettore 20 in altro punto (non qui illustrato)?
Le figure da 24 a 31 sono viste schematiche in sezione distadi successivi della preparazione di un dispositivo semiconduttore conforme ad una ulteriore preferita forma realizzativa del metodo secondo la presente invenzione?
In questo esempio viene descritta ancora una
volta la preparazione di un transistor bipolare. Nelle figure viene illustrata solamente la parte del dispositivo a carattere di semiconduttore da preparare in cui si forma il transistor.
Il materiale di partenza ? un corpo supportante, che in questo esempio ? costituito da una regione 30 di silicio di tipo n, il quale ? parzialmente ricoperto con uno strato 31 di ossido di silicio. Nello strato 31 ? prevista una finestra attraverso la quale una zona di base 32 di tipo p viene formata per diffusione o impiantagione di ioni* Con l'uso di metodi di deposizione noti alla tecnica dei semiconduttori questo corpo supportante viene dotato successivamente di un primo strato 1 di silicio che serve come regione del substrato, uno strato 2 affiancato il quale previene l'ossidazione, e che nel presente esempio ? costituito da uno strato di nitruro di silicio, ed uno strato affiancato ossidabile 3, che nel presente esempio ? costituito da un secondo strato di silicio* Nel presente esempio, il secondo strato di silicio 3 ? inoltre dotato di un secondo strato 4 impedente l'ossidazione il quale presenta uno spessore superiore a quello dello strato 2 e che in questo esempio consiste pure di nitruro di silicio* Si deve inoltre notare che in questo esempio, giusto come negli esempi precedenti, talvolta un altro sottilissimo strato di ossido, che non viene qui illustrato, ? creato tra gli strati 2 e 4 di nitruro di silicio ed i sottostanti strati di silicio rispettivamente 1 e 3. In questo esempio gli strati 1 e 3 sono costituiti da strati di silicio policristallino sostanzialmente non drogato aventi uno spessore rispettivamente di 0,5Um e 0,35um. Gli strati di nitruro 2 e 4 presentano uno spessore rispettivamente di 75 nm e 150 nm.
Mediante questi stadi operativi si ottiene la situazione riprodotta dalla figura 24.
Attaccando successivamente gli strati 4 e 3, trattamento durante il quale si pu? usare una maschera di fotolacca come maschera per l?attacco, il secondo strato di silicio 3 viene rimosso sopra parte della superficie dello strato 1, dopo di che una porzione marginale 5 della restante parte dello strato 3 di silicio ossidabile viene ossidata per tutto il suo spessore, come si vede nella figura 25. Gli strati 2 e 4 di nitruro di silicio proteggono i sottostanti strati 1 e 3 di silicio contro l?ossidazione. In questo esempio la porzione marginale ossidata 5 presenta una larghezza di circa 0,9um.
Successivamente, (vedi figura 26) la parte non coperta del primo strato 2 impedente l?ossidazione (incluso un eventuale sottostante strato sottilissimo di ossido) viene rimossa. Lo strato 4 di nitruro viene poi parzialmente mantenuto, poich? esso presenta uno spessore maggiore di quello dello strato 2.
Successivamente (vedi figura 27) la parte esposta del primo strato 1 di silicio viene ossidata attraverso parte del suo spessore mediante riscaldamento in una atmosfera contenente ossigeno, il risultato di tale operazione essendo la formazione di uno strato 33 di ossido di origine termica avente uno spessore, ad esempio, di 0,15um.
Inoltre in questo caso la regione del substrato, che ? qui il primo strato > di silicio, viene poi e? sposta ed asportata mediante attacco praticamente solo in corrispondenza dell'area della porzione marginale ossidata 5 in modo comportante autoallineamento, la restante parte dello strato ossidabile, che ? qui lo strato di silicio 3, venendo rimossa con inclusa la porzione marginale ossidata? Ci? viene effettuato, in questo esempio, operando nel modo seguente.
Per prima cosa il secondo strato 4 impedente 1' ossidazione ed il sottostante secondo strato 3 di silicio vengono successivamente rimossi mediante attacco, dopo di che si rimuove anche la parte del primo strato 2 impedente l'ossidazione cos? esposta. Conseguentemente si ottiene la situazione indicata nella figura 28. Successivamente, la porzione marginale 5 ossidata e lo strato 33 di ossido di origine termica vengono asportati contemporaneamente per attacco, il che ha come risultato l'ottenimento della struttura illustrata nella figura 29. Poi l'intero strato 1 di silicio viene nuovamente dotato di tino strato 34 di ossido di origine termica, la parte dello strato 2 originariamente collocata al di sotto del margine 5 di ossido fungendo da maschera contro questa ossidazione termica. Questa parte restante dello strato 2 viene poi asportata selettivamente mediante attacco, dopo di che la parte sottostante dello strato 1 di silicio viene rimossa mediante attacco. La scanalatura ottenuta si estende cos? in questo caso attraverso tutto lo spessore della regione del substrato e costituisce in tal modo una stretta fessura che divide lo strato 1 in due parti rispettivamente 1A e 1B.
Allo scopo di formare il transistor bipolare, la parte dello strato 1 di silicio non collocata al di sotto dello strato 3 viene drogata con un accettore, ad esempio con boro, dopo che ? stato raggiunto lo stadio illustrato nella figura 25. Questo pu? essere effettuato per mezzo di impiantagione di ioni (che pu? avvenire attraverso lo strato di nitruro 2) sia allo stadio di figura 25 sia allo stadio di figura 26, e pu? essere effettuato per mezzo di diffusione solo per? allo stadio di figura 26. La parte fortemente drogata di tipo p dello strato 1 che cos? si ottiene forma un buon contatto ohmico sulla zona di base 32 di tipo p. Il secondo strato 3 di silicio e la porzione marginale ossidata 5 di questo strato servono da maschera durante questo processo di drogaggio.
Dopo che ? stato raggiunto lo stadio di figura 28, si effettua ulteriormente una impiantagione o diffusione di impurit? donatrice, ad esempio con arsenico. La parte non coperta dello strato di silicio 1 subisce a tal punto un elevato drogaggio di tipo n. Quando si effettua impiantagione con arsenico, questo processo pu? anche essere attuato quando ? ancora presente lo strato 2. Durante i trattamenti termici associati con questo drogaggio ed anche durante la formazione dello strato di ossido termico 34, l'arsenico si diffonde dallo strato 1 nella zona di base 32 e costituisce in questa zona la zona di emettitore 35, come si pu? vedere nelle figure 28-30.
Volendo, allo stadio di figura 29, lo strato 1 di silicio pu? essere coperto interamente con uno strato di siliciuro metallico, ad esempio siliciuro di platino, siliciuro di molibdeno o un altro adatto siliciuro, in modo da aumentare la conduttivit? sia dell'emettitore sia dei conduttori di connessione della base. Per questo scopo lo strato 1 viene ricoperto nel modo consueto con uno strato metallico che viene poi convertito in un siliciuro mediante riscaldamento. Successivamente, il metallo che rimane sullo strato 2 di nitruro viene rimosso mediante attacco. A seconda dello spessore dello strato 1 di silicio, questo strato 1 pu? essere convertito per tutto il suo spessore o per parte del suo spessore in siliciuro metallico.
Infine (vedi figura 31), la giunzione emettitore/ base ed i bordi delle parti 1A e 1B dello strato di silicio vengono ricoperti con uno strato 36 di ossido mediante ossidazione termica o per via pirolitica, dopo di che la zona di collettore 30 viene creata in corrispondenza di un punto opportunamente scelto, in questo esempio sul lato inferiore, con uno strato elettrodico 37 operando in modo consueto. Le parti
1A e 1B dello strato, che costituiscono le connessioni della base e dell'emettitore, e lo strato elettro? dico 37 possono essere dotati di conduttori di collegamento ed il dispositivo pu? essere finito nel modo consueto. La regione di collettore 30 pu? anche essere messa a contatto sul lato superiore, il che ? da preferirsi quando il transistor forma parte di un circuito integrato.
Dalla precedente descrizione ne consegue che dopo la prima mascheratura non critica per ottenere la struttura di figura 25, l'intero processo, compreso lo stadio di figura 31, pu? essere effettuato senza 1* uso di una maschera, la distanza fra le parti 1A e
1B dello strato di silicio, che costituiscono il cablaggio della base e dell'emettitore,nonch?, l'area della zona 35 dell'emettitore essendo determinate gi? dall' inizio ad opera della porzione marginale ossidata 5? Con l'uso della presente invenzione si pu? cos? ottenere con mezzi semplicissimi un grado elevato di autoallineamento ?
Nella presente forma realizzativa si ? formato un transistor avente solamente una connessione per base e emettitore, il primo strato 1 di silicio consistendo alla fine di due parti dello strato distanziate fra loro di un piccolo tratto? Tuttavia, attaccando il secondo strato di silicio 3 in modo che nello stato raffigurato dalla figura 25 si mantengono varie parti di questo strato, ciascuna delle quali pu? essere dotata di porzioni marginali ossidate 5, si possono realizzare strutture pi? complicate, il primo strato 1 di silicio consistendo di varie parti distanziate fra loro di un piccolo tratto? Ad esempio, la figura 32 mostra in sezione una struttura di transistor avente due connessioni della base (1A, 1C), un contatto per l'emettitore 1B ed un contatto per il collettore 1D, che sono tutti collocati sul lato superiore e consistono tutti di parti di questo primo strato 1 di silicio, che possono essere realizzati mediante questo metodo ed in cui viene fatto uso
di una configurazione 38 di ossido parzialmente incisa? Le parti 1A e 1C dello strato di silicio vengono collegate tra loro in altro modo (al di fuori del piano del disegno). La zona 39 di contatto del collettore di tipo n+ viene creata simultaneamente con la zona 35 dell?emettitore mediante diffusione dalla sovrastante parte 13 fortemente drogata di tipo n dello strato 1? Le figure da 33 a 38 mostrano una modificazione di questa preferita forma realizzativa, modificazione in cui (si veda la figura 33) si parte dalla situazione illustrata nella figura 26, la porzione marginale ossidata 5 essendo pure gi? asportata per attacco. Dopo ossidazione della parte esposta dello strato 1 di silicio,il bordo dello strato 3 di silicio risultando pure ancora una volta lievemente ossidato (si veda la figura 34), la parte esposta dello strato 2 di nitruro di silicio viene asportata selettivamente mediante attacco (vedi figura 35). Successivamente, lo strato 3 di silicio viene asportato completamente mediante attacco e contemporaneamente si forma la scanalatura 8 (figura 36) nello stesso stadio di attacco con plasma. Dopo una lieve ossidazione delle pareti della scanalatura 8, la sottostante parte dello strato 1 di silicio viene esposta asportando selettivamente mediante attacco lo strato 2 di nitruro di silicio (figura 37)? Questa parte pu? poi essere drogata, ad esempio, con arsenico mediante diffusione o mediante impiantagione di ioni, lo strato 33 di ossido agendo da maschera. La zona 35 dell'emettitore viene poi formata al tempo stesso nella zona 32 della base (figura 38). Infine uno strato di contatto 40 fatto, ad esempio, di alluminio per mettere a contatto la zona dell'emettitore, viene creato sulla parte 1B dello strato 1 di silicio e su parte dell?ossido 33? La parte 1A dello strato pu? pure, volendo, essere dotata di uno strato di contatto attraverso una finestra esistente nello strato di ossido, mentre anche la regione 30 del collettore ? dotata di un collegamento in corrispondenza di un punto idoneo?
Con l'uso del metodo conforme alla presente invenzione per la formazione di strette fessure in uno strato di silicio formante parte del cablaggio e per la formazione degli intercollegamenti di un circuito integrato, come negli esempi delle figure 16-23, 24-31 e 33?38, in corrispondenza di diversi punti una parte drogata di tipo p di questo strato di silicio deve passare in una parte drogata di tipo n senza raddrizzamento in corrispondenza della giunzione? Questo caso si presenter?, ad esempio, quando la zona di collettore di un transistor npn viene collegata attraverso detto strato di silicio alla zona di base di un altro transistor npn. Un metodo molto idoneo per assicurare che nella tecnica descritta nella presente domanda di brevetto le parti di tipo p e di tipo n dello strato di silicio si congiungano fra loro in modo non comportante in tali casi raddrizzamento, verr? descritto facendo riferimento alle figure 39-45?A scopo di esempio, si parte dal metodo quale descritto nell'esempio delle figure 33-38 (metodo che ? una modificazione dell'esempio delle figure 24-31, prendente le mosse dallo stadio di figura 26)?
Nel punto in corrispondenza del quale si former? nello strato di silicio una giunzione tra silicio di tipo p e silicio di tipo n, una piccola regione, la quale consiste di uno strato 50 di siliciuro metallico consistente, ad esempio, di PtSi e che ? preferibilmente ricoperta con uno strato isolante 51 fatto, ad esempio, di nitruro di silicio od ossido di silicio, viene creata (vedi figura 39) prima che vengano creati gli strati 1, 2, 3 e 4 rispettivamente di silicio, nitruro di silicio, silicio, e nitruro di silicio. Questo stadio corrisponde a quello della figura 24. Dopo che parte dello strato 3 di silicio ? stata rimossa ed una porzione marginale 5 ? stata ossidata, come descritto con riferimento alla figura 25, si ottiene la struttura di figura 40? Dopo rimozione delle parti esposte dello strato 2 di nitruro di silicio e asportazione per attacco della zona 5 di ossido, si ottiene la struttura della figura 41 la quale corrisponde allo stadio di figura 33. A questo stadio la parte esposta dello strato 1 di silicio viene sottoposta a forte drogaggio di tipo p mediante impiantagione di ioni boro.
Successivamente questa parte esposta dello strato 1 (e anche il bordo dello strato 3) vengono ricoperti mediante ossidazione termica con uno strato
33 di ossido, dopo di che il nitruro esposto viene rimosso selettivamente? Si veda la figura 42 che corrisponde allo stadio di figura 34?
Dopo rimozione dello strato 4 di nitruro, lo strato 1 viene attaccato attraverso tutto il suo spessore, ad esempio per mezzo di attacco mediante plasma, sino a raggiungere lo strato 51, processo nel quale si forma la scanalatura o fessura 8; si veda la figura 43 che corrisponde allo stadio di figura 36? Lo strato di silicio 3 viene poi pure completamente asportato mediante attacco.
Dopo rimozione delle restanti parti dello strato 2 di nitruro di silicio, la parte dello strato 1 di silicio cos? esposta viene dotata di forte conduttivit? di tipo n mediante, ad esempio, impiantagione di ioni fosforo, lo strato 33 di ossido facendo da maschera contro questa impiantagione? In tal modo si ottiene la struttura di figura 44. Successivamente lo strato 1 di tipo n viene lievemente ossidato (strato 52 di ossido), dopo di che, volendo, si pu? creare senza inconvenienti un secondo strato 53 di metallizzazione, il quale ? completamente isolato dallo strato 1, mentre una buona giunzione ohmica ? stata formata fra le parti di tipo p e di tipo n dello strato 1 attraverso il siliciuro metallico 50. La struttura ottenuta alla fine ? quella illustrata nella figura 45, la quale corrisponde allo stadio di figura 38 (l'ossido 52 della parte 1B dello strato essendo naturalmente asportato per attacco onde stabilire un contatto con lo strato metallico 40). Lo strato isolante 51 pu? essere omesso quando il siliciuro metallico 50 ? capace di resistere al processo di attacco per mezzo del quale viene creata la scanalatura 8 e quando non vi ? alcuna obiezione nei confronti di un contatto fra gli strati 1 e 53 (oppure quando lo strato 53 ? assente).
Per quanto le forme realizzative sinore descritte si riferiscano tutte alla preparazione di dispo? sitivi semiconduttore bipolari, la presente invenzione non ? limitata ad essi? In alternativa, con l'uso del metodo conforme alla presente invenzione, si possono ottenere con successo dispositivi ad effetto di campo come, ad esempio, transistor ad effetto di campo aventi due o pi? elettrodi di porta isolati, dispositivi ad accoppiamento di cariche (CCD), transistor a giunzione ad effetto di campo (JFET) e simili; in poche parole in tutti quei casi in cui una o pi? scanalature o fessure molto strette devono essere create rispettivamente in uno substrato o in uno strato.
La preparazione di un dispositivo ad effetto di campo presentante una pluralit? di elettrodi di porta isolati distanziati fra loro di piccolissimi -tratti verr? descritta per mezzo di un esempio facendo riferimento alle figure da 46 a 51 inclusa. In questo esempio su un corpo supportante 60 fatto di silicio di tipo n si opera l'accrescimento di uno strato 61 di ossido di origine termica (l'ossido con funzione di porta)? Su questo strato viene creato uno strato 1 di silicio policristallino avente uno spessore di 500 nm il quale, ad esempio, mediante diffusione viene dotato di forte conduttivit? di tipo n. Sullo strato 1 viene prodotto uno strato 2 impedente l'ossidazione fatto, ad esempio, di nitruro di silicio e su questo strato viene formato uno strato 3 di silicio policristallino avente uno spessore di circa 50 nm, strato che viene ricoperto con un altro strato 4 impedente 1ossidazione e che in questo caso ? fatto ancora di nitruro di silicio.
Successivamente, lo strato 4 viene asportato mediante attacco in corrispondenza di aree in cui, come in questo esempio, si devono produrre zone di sorgente e di scarico, dopo di che le parti dello strato 3 di silicio cos? esposte vengono ossidate attraverso il loro spessore e costituiscono le parti 62 dello strato di ossido. Cos? si ottiene la strutture che ? illustrata schematicamente in sezione nella figura 46 Gli strati 4 e 3 vengono ora asportati localmente per attacco (vedi la figura 47) in modo che rimangono strisce di questi strati (rappresentate in sezione nella figura 47). Mediante ossidazione termica porzioni marginali 5 di queste strisce vengono poi convertite in ossido (vedere la figura 48).
Successivamente le parti non coperte dello strato 2 di nitruro ed anche lo strato di nitruro 4 vengono asportati mediante attacco (si veda la figura 49). Le porzioni marginali ossidate 5 e gli strati di ossido 62 vengono poi rimossi mediante attacco, dopo di che mediante ossidazione termica le restanti parti dello strato di silicio 3 vengono convertite completamente in ossido (6) mentre strati 7 di ossido si formano sulle parti esposte dello strato di silicio
1 pi? spesso. Cosi si ottiene la struttura della figura 50.
Le parti esposte dello strato 2 di nitruro vengono ora rimosse mediante attacco, dopo di che le
parti dello strato 1 di silicio cos? esposte vengono asportate mediante attacco attraverso tutto lo spessore di questo strato per giungere sino allo strato
di ossido 61, effettuando tale attacco ad esempio mediante plasma. Cos? si ottiene una struttura di elettrodi di porta che consiste di strisce di silicio da
1 A a 1G incluso, strisce che possono essere distanziate fra loro di pochissimo (<1 um), detta distanza essendo definita dalle porzioni marginali ossidate 5, come nei precedenti esempi. Gli elettrodi di
porta vengono ricoperti parzialmente con uno strato
di ossido 7 e parzialmente con uno strato di nitruro
2 ed uno strato di ossido 6 viene creato su di essi, e possono essere messi in contatto al di fuori del
piano del disegno attraverso aperture rispettivamente nello strato 7 e negli strati 2 e 6.
Una tale struttura ad elettrodi di porta pu?
essere usata in un transistor MDS avente vari elettrodi di controllo oppure in un dispositivo del tipo ad accoppiamento di cariche. Allo scopo di formare zone di sorgente e di scarica 63 (messe in contatto al di fuori del piano del disegno), si possono, ad esempio, impiantare ioni boro attraverso lo strato 61 di ossido entro il corpo 60 di silicio mentre si fa uso, ad esempio, di una maschera 64 di sostanza protettiva fotosensibile o fotoresist che non ? necessario che sia allineata esattamente e che ? indicata nella figura 51 mediante linee tratteggiate. Naturalmente non ? indispensabile per il metodo mediante il quale viene formata la struttura ad elettrodi di porta se si producono o meno zone di sorgente e di scarica.
Un dispositivo ad accoppiamento di cariche del tipo illustrato nella figura 51 offre il grande vantaggio che, per il fatto che piccolissima ? la distanza fra gli elettrodi di porta, non si deve far uso di elettrodi di porta che si sovrappongano a due diversi livelli, il che riduce tra 1*altro le capacit? parassite. Naturalmente il disegno ? solo schematico e in generale in un CCD sar? presente un numero considerevolmente maggiore di elettrodi di porta.
Un substrato il quale in conformit? con la presente invenzione ? dotato di fessure o scanalature pu? essere usato per vari scopi. Se il substrato viene usato come strato di mascheratura, le fessure o scanalature in esso create possono essere usate per scopi di drogaggio, ad esempio per creare piccolissime zone di arresto di canali. Cos?, allo stadio rappresentato dalla figura 6, dopo la creazione delle scanalature 8, si pu? effettuare lina impiantagione di ioni boro sostanzialmente ad angoli retti rispetto alla superficie allo scopo di formare piccole zone 17 di arresto di canali di tipo p al fondo delle scanalature (zone indicate mediante linee tratteggiate nelle figure 6 - 9). In alternativa, il substrato pu? essere uno strato di mascheratura ad esempio di silicio, che viene rimosso dopo drogaggio.
Il metodo secondo la presente invenzione non si limita alla formazione di scanalature in materiali semiconduttori, come ? stato sopra indicato. A scopo illustrativo, le figure 52-54 mostrano tre stadi nella preparazione di un condensatore. In questo caso (vedi figura 52) il materiale di partenza ? una regione 1 del substrato fatta di foglio di alluminio su cui vengono creati uno strato 2 impedente l'ossidazione e fatto di ossido di silicio, uno strato 3 ossidabile fatto di alluminio ed un secondo strato 4 impedente la ossidazione fatto di ossido di silicio.
Secondo il metodo descritto con riferimento alle figure 10-15 si ottiene da tale materiale la struttura della figura 53, struttura che corrisponde a quella della figura 15 ed in cui lo strato 7 consiste di allumina. Dopo asportazione selettiva per attacco dello strato 7, ad esempio per mezzo di una soluzione di bicromato sodico e HC1 in acqua, il substrato 1, inclusa la scanalatura 8, viene ricoperto mediante blanda ossidazione con uno strato sottile 70 di allumina e sul complesso viene creato uno strato metallico 71 il quale, ad esempio, consiste pure di alluminio (figura 54). Si ottiene in tal caso un condensatore con un dielettrico 70 fra i terminali di collegamento 72 e 73. La scanalatura 8 pu? avere una forma a zigzag.
E' pure possibile che vengano create varie scanalature. L'area superficiale totale effettiva del condensatore risulta fortemente ingrandita dalla presenza delle scanalature in modo che sulla stessa superficie di substrato si pu? realizzare una capacit? considerevolmente maggiore rispetto a quella che si ha in assenza delle scanalature.
Come agente di attacco selettivo per l'ossido di silicio si pu? fare uso di una soluzione di HF tamponata, come agente di attacco selettivo per allumina si pu? far uso di una soluzione di acido fosforico e triossido di cromo in acqua e come agente di attacco selettivo per alluminio si pu? far uso di una soluzione di bicromato sodico, acido cloridrico ed una traccia di cloruro rameico.
Il metodo conforme alla presente invenzione non si limita alle forme realizzative indicate. Ad esempio, lo strato ossidabile pu? consistere di altri materiali diversi da silicio o alluminio, come ad esempio zirconio o afnio. In generale per strati ossidabili si pu? far uso di materiali che formano ossidi che possono essere attaccati selettivamente rispetto a questi materiali. In alternativa, per strati impedenti la formazione di ossido si possono usare altri materiali che non siano nitruro di silicio, a seconda del materiale costituente la regione del substrato e di quello costituente lo strato ossidabile. Quando viene fatto uso di due strati impedenti l?ossidazione non ? necessario che essi siano fatti dello stesso materiale, purch? sia soddisfatto il criterio della attaccabilit? selettiva.
In certi casi uno strato impedente 1'ossidazione pu? essere uno strato composito e pu? consistere, ad esempio, di due o pi? strati affiancati di differenti materiali, come nitruro di silicio ed ossido di silicio. Cos?, in particolare quando lo strato 3 di silicio po

Claims (21)

  1. RIVENDICAZIONI
    1 ? Metodo per creare una stretta scanalatura in una regione di un substrato, la larghezza della scanalatura essendo determinata in modo comportante autoallineamento, caratterizzato dal fatto che su una superficie della regione del substrato viene creato almeno un primo strato impedente l?ossidazione e su questo strato viene creato uno strato ossidabile, dal fatto che lo strato ossidabile viene rimosso selettivamente su parte della superficie della regione del substrato, in modo che una porzione marginale della restante parte dello strato ossidabile viene ossidata selettivamente attraverso il suo spessore e il restante dello strato ossidabile viene ossidato selettivamente al massimo solo attraverso parte del suo spessore, e dal fatto che poi almeno la parte non coperta del primo strato impedente l?ossidazione viene rimossa selettivamente, la parte esposta della regione del substrato viene ossidata termicamente attraverso parte del suo spessore e la regione del substrato viene esposta in modo comportante autoallineamento sostanzialmente solo in corrispondenza dell'area della porzione marginale ossidata e viene asportata mediante attacco attraverso almeno parte del suo spessore in modo da ottenere la scanalatura, la detta restante parte dello strato ossidabile inclusa la porzione marginale ossidata venendo rimossa.
  2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che dopo che ? stata rimossa la parte non coperta del primo strato impedente l'ossidazione, la parte ossidata dello strato ossidabile viene asportata completamente mediante attacco, dopo di che simultaneamente con l'ossidazione termica della parte esposta della regione del substrato la restante parte dello strato ossidabile viene ossidata completamente e, mediante rimozione della parte non coperta del primo strato impedente l'ossidazione risulta esposta la sottostante parte della regione del substrato.
  3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che durante la formazione della parte marginale ossidata il restante dello strato ossidabile viene pure ossidato attraverso parte del suo spessore.
  4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che lo strato ossidabile viene dotato di un secondo strato impedente l?ossidazione che durante 1 'ossidazione della detta porzione marginale protegge dall'ossidazione il restante dello strato ossidabile.
  5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che dopo la detta ossidazione termica della parte esposta della regione del substrato, il secondo strato impedente l'ossidazione ed il sottostante strato ossidabile vengono rimossi, dal fatto che poi la parte del primo strato impedente l'ossidazione cos? esposta viene rimossa e dal fatto che poi la porzione marginale ossidata e lo strato di ossido termico sulla regione del substrato vengono asportati mediante attacco, dopo di che la regione del substrato viene ossidata termicamente di nuovo e la sottostante parte della regione del substrato viene esposta rimuovendo la parte non coperta del primo strato impedente l'ossidazione? 6? Metodo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che dopo rimozione della parte non coperta del primo strato impedente l'ossidazione si asporta per attacco la porzione marginale ossidata, e dal fatto che dopo l'ossidazione termica delia regione del substrato si rimuove il secondo strato impedente l'ossidazione, dopo di che durante la creazione della scanalatura mediante attacco nella parte esposta
  6. della regione del substrato il restante dello strato ossidabile viene al tempo stesso asportato mediante attacco.
  7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che dopo la formazione della porzione marginale ossidata il secondo strato impedente 1'ossidazione viene asportato completamente mediante attacco ed il primo strato impedente l'ossidazione viene asportato mediante attacco solo attraverso parte del suo spessore, dal fatto che poi lo strato ossidabile viene asportato selettivamente mediante attacco,dal fatto che successivamente le parti del primo strato impedente 1'ossidazione che non sono collocate sotto la porzione marginale ossidata vengono rimosse, dopo di che la porzione marginale ossidata viene asportata mediante attacco, e dal fatto che poi la parte esposta della regione del substrato viene ossidata, dopo di che la parte restante del primo strato impedente l'ossidazione viene asportata selettivamente mediante attacco?
  8. 8 Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che la regione del substrato consiste di un materiale semiconduttore?
  9. 9, Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che dopo che ? stata creata la scanalatura mediante attacco si effettua ossidazione termica, come risultato della quale la scanalatura di ricopre di uno strato di ossido.
  10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che mediante ossidazione termica la scanalatura viene riempita completamente con ossido.
  11. 11. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 8 a 10 inclusa, caratterizzato dal fatto che la regione del substrato comprende una prima regione a forma di strato di un primo tipo di conduttivit? la quale si unisce alla superficie e forma una giunzione pn con una sottostante seconda regione del secondo tipo opposto di conduttivit?, e dal fatto che la scanalatura si estende attraverso lo spessore della regione a forma di strato.
  12. 12. Metodo secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che la seconda regione ? costituita da uno strato annegato presente su una terza regione del semiconduttore avente il primo tipo di conduttivit? e dal fatto che la scanalatura si estende attraverso lo spessore dello strato annegato sin entro la terza regione.
  13. 13. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che la regione del substrato ? costituita da uno strato di silicio creato su un corpo supportante,e dal fatto che la scanalatura forma una apertura a forma di fessura che si estende attraverso tutto lo spessore di questo strato di silicio?
  14. 14. Metodo secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che il corpo supportante ? un corpo a carattere di semiconduttore ricoperto almeno in parte con uno strato isolante e dal fatto che le parti dello strato di silicio separate dalla fessura o dalle fessure costituiscono almeno due elettrodi di porta di un dispositivo ad effetto di campo i quali sono collocati sullo strato isolante?
  15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che gli elettrodi di porta formano parte di un dispositivo ad accoppiamento di cariche _(CCD)?
  16. 16 Metodo secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che in. corrispondenza di un punto in cui una giunzione tra le parti di tipo n e di tipo p dello strato deve essere formata entro lo strato di silicio che costituisce la regione del substrato, si crea una isola di siliciuro metallico sullo strato isolante in corrispondenza di detto punto prima di creare detto strato di silicio, detta scanalatura essendo creata sopra detta isola?
  17. 17 Metodo secondo la rivendicazione 16t caratterizzato dal fatto che sull'isola di siliciuro metallico viene creato uno strato isolante capace di resistere all'attacco con cui viene creata la scanalatura.
  18. 18. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 13-17?caratterizzato dell fatto che la regione del substrato in cui sono create le fessure serve come mascheratura in un processo di drogaggio, processo nel quale un materiale drogante viene introdotto attraverso le fessure in una regione del semiconduttore collocata sotto la regione del substrato.
  19. 19. M?todo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che come strato ossidabile viene usato uno strato di silicio.
  20. 20. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che gli strati impedenti l'ossidazione comprendono nitruro di silicio.
  21. 21 ? Dispositivo comprendente una re gione del substrato dotata di una stretta scanalatura o fessura prodotta mediante 1'uso del metodo rivendicato in una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni .
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59119848A (ja) * 1982-12-27 1984-07-11 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
NL8302541A (nl) * 1983-07-15 1985-02-01 Philips Nv Werkwijze ter vervaardiging van een halfgeleiderinrichting, en halfgeleiderinrichting vervaardigd volgens de werkwijze.
DE3329074A1 (de) * 1983-08-11 1985-02-28 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verhinderung der oxidationsmitteldiffusion bei der herstellung von halbleiterschichtanordnungen
NL8303179A (nl) * 1983-09-15 1985-04-01 Philips Nv Halfgeleiderinrichting.
NL8400224A (nl) * 1984-01-25 1985-08-16 Philips Nv Werkwijze ter vervaardiging van een halfgeleiderinrichting en inrichting vervaardigd door toepassing daarvan.
JPS618945A (ja) * 1984-06-25 1986-01-16 Nec Corp 半導体集積回路装置
NL8402223A (nl) * 1984-07-13 1986-02-03 Philips Nv Werkwijze ter vervaardiging van een halfgeleiderinrichting en inrichting, vervaardigd door toepassing daarvan.
US4583282A (en) * 1984-09-14 1986-04-22 Motorola, Inc. Process for self-aligned buried layer, field guard, and isolation
US4574469A (en) * 1984-09-14 1986-03-11 Motorola, Inc. Process for self-aligned buried layer, channel-stop, and isolation
NL8402859A (nl) * 1984-09-18 1986-04-16 Philips Nv Werkwijze voor het vervaardigen van submicrongroeven in bijvoorbeeld halfgeleidermateriaal en met deze werkwijze verkregen inrichtingen.
FR2573919B1 (fr) * 1984-11-06 1987-07-17 Thomson Csf Procede de fabrication de grilles pour circuit integre
NL8500771A (nl) * 1985-03-18 1986-10-16 Philips Nv Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting waarbij een op een laag siliciumoxide aanwezige dubbellaag - bestaande uit poly-si en een silicide - in een plasma wordt geetst.
US4650544A (en) * 1985-04-19 1987-03-17 Advanced Micro Devices, Inc. Shallow groove capacitor fabrication method
NL8501338A (nl) * 1985-05-10 1986-12-01 Philips Nv Ladingsgekoppelde halfgeleiderinrichting en werkwijze ter vervaardiging daarvan.
US4648937A (en) * 1985-10-30 1987-03-10 International Business Machines Corporation Method of preventing asymmetric etching of lines in sub-micrometer range sidewall images transfer
IT1213457B (it) * 1986-07-23 1989-12-20 Catania A Procedimento per la fabbricazione di dispositivi integrati, in particolare dispositivi cmos adoppia sacca.
US4735681A (en) * 1986-08-15 1988-04-05 Motorola Inc. Fabrication method for sub-micron trench
EP0407077A3 (en) * 1989-07-03 1992-12-30 American Telephone And Telegraph Company Trench etching in an integrated-circuit semiconductor device
JP2741964B2 (ja) * 1991-04-15 1998-04-22 シャープ株式会社 半導体装置の製造方法
US5314836A (en) * 1992-09-15 1994-05-24 Eastman Kodak Company Method of making a single electrode level CCD
KR960014456B1 (ko) * 1994-01-19 1996-10-15 현대전자산업 주식회사 트렌치형 소자분리구조를 갖는 반도체 장치 및 그 제조방법
US5696020A (en) * 1994-11-23 1997-12-09 Electronics And Telecommunications Research Institute Method for fabricating semiconductor device isolation region using a trench mask
KR0148602B1 (ko) * 1994-11-23 1998-12-01 양승택 반도체 장치의 소자 격리방법
JP2715972B2 (ja) * 1995-03-04 1998-02-18 日本電気株式会社 半導体装置の製造方法
JP3393286B2 (ja) * 1995-09-08 2003-04-07 ソニー株式会社 パターンの形成方法
US5858256A (en) * 1996-07-11 1999-01-12 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford, Jr. University Method of forming small aperture
US6828082B2 (en) 2002-02-08 2004-12-07 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Method to pattern small features by using a re-flowable hard mask
US20040266155A1 (en) * 2003-06-30 2004-12-30 Chartered Semiconductor Manufacturing Ltd. Formation of small gates beyond lithographic limits
US7056757B2 (en) 2003-11-25 2006-06-06 Georgia Tech Research Corporation Methods of forming oxide masks with submicron openings and microstructures formed thereby

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1527894A (en) * 1975-10-15 1978-10-11 Mullard Ltd Methods of manufacturing electronic devices
JPS5373973A (en) * 1976-12-14 1978-06-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacture for semiconductor device
JPS5472972A (en) * 1977-11-24 1979-06-11 Toshiba Corp Manufacture of semiconductor device
US4209349A (en) * 1978-11-03 1980-06-24 International Business Machines Corporation Method for forming a narrow dimensioned mask opening on a silicon body utilizing reactive ion etching
US4274909A (en) * 1980-03-17 1981-06-23 International Business Machines Corporation Method for forming ultra fine deep dielectric isolation
US4334348A (en) * 1980-07-21 1982-06-15 Data General Corporation Retro-etch process for forming gate electrodes of MOS integrated circuits

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Publication number Publication date
IT8224636A0 (it) 1982-12-06
GB2111304B (en) 1985-09-11
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CA1203323A (en) 1986-04-15
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IE54307B1 (en) 1989-08-16
IT1191118B (it) 1988-02-24

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