RU766416C - Способ изготовлени ВЧ и СВЧ кремниевых N - P - N транзисторных структур - Google Patents

Description

t«d

. -п

1

OS s j

(-1 cs

Изобретение относитс  к злектронике, в частности к полупроводниковому производству и предназначено дл  изготовлени  кремниевых ВЧ и СВЧ транзисторов.

Известен способ изготовлени  84 и СВЧ кремниевых транзисторных способов, направленный на устранение эффекта вытеснени , который предусматривает получение тормоз щей маски из поликремни  дл  ионов бора в област х эмиттера путем ионного внедрени  инертных газов под определенным углом е окно в окисле кремни , размер которого равен или несколько больше области змиттера. Базу создают ионным легированием примеси р-типа в область, площадь которой больше площади поверхности аморфного сло . Переход, образуемый между базовой и коллекторной област ми, имеет ступенчатую форму, более глубокую в периферийной части и мелкую в центральной под аморфным слоем. Область эмиттера создаетс  ионным внедрением фосфора через маску: котора  соответствует размеру аморфного сло . Затем производ т отжигпри 800°С. Во врем  отжига часть базовой примеси под змиттерной областью сдвигаетс , и ширина базовой области в центральной части структуры становитс  почти равной или незначительно уже ее ширины по периферийным част м.

Этот способ не находит практического применени  по следующим причинам. Во-первых, ограничени  накладываютс  кристаллографической ориентацией кремниевых пластин: способ оказываетс  эффект:4вным дл  кремни , ориентированного в плоскости (100) и малоэффективен дл  кремниевых пластин с другой кристаллографической ориентацией. Во-вторых, изготовление аморфного сло  кремни  в локальных участках требует дополнительного направленного ионного легировани  с очень точной ориентацией пластин. В-третьих, создание змиттерной области ионным внедрением через маску влечет за собой дополнительную прецизионную фотогравировку. Все отмеченное значительно усложн ет технологический процесс и затрудн ет применение способа в производстве.

Известен также способ изготовлени  кремниевой ВЧ и СВЧ п-р-п структуры, при котором достигаетс  устранение эффекта вытеснени  змиттерной примесью.

Способ заключаетс  в том, что на поверхности кремниевой пластины п-типа оставл ют защищенной центральную часть и провод т диффузию примеси р-типа. Затем удал ют маскирующий слой в центральной части и провод т диффузию той же примеси по всей пластине. В результате выполнени 

этих операций формируетс  базова  область транзистора более широка  по периферии и тонка  в центральности части. После этого на поверхности структуры вновь формируют

защитное покрытие, вскрывают в нем окно и провод т диффузию примеси п-типа, создава  таким образом эмиттерную область транзистора. Дальнейшие операции способа относ тс  к созданию контактов и разде0 лительной изол ции.

Недостатком способа  вл етс  значительное число фотолитографических операций , что усложн ет и удорожает этот способ. Ближайшим техническим решением  вл етс  способ изготовлени  кремниевых ВЧ и СВЧ п-р-п транзисторных структур, включающий формирование окисной маски, фотолитографию базовой области, загонку примеси р-типа, формирование в базовом

0 окне окисла кремни , фотолитографию под эмиттер, термический отжиг в окислительной атмосфере, удаление окисла в эмиттерном окне и формирование эмиттера.

В процессе разгонки глубина коллекторного перехода в области, расположенной под эмиттерной областью, получаетс  меньше, чем в периферийных част х структуры .

При последующей диффузии примеси

0 п-типа в результате вытеснени  примеси ртипа глубина коллекторного перехода становитс  однородной по всей структуре.

Недостатком способа  вл етс  невысока  эффективность в торможении примеси в

5 центральной части базовой области, расположенной под эмиттером, nq отношению к периферийным част м структуры. Так, количественные данные, приведенные в описании к патенту, показывают, что на глубине

0 коллекторного перехода пор дка 1,9 мкм эффект торможени  при температуре процесса 1100°С в течение 70 мин в кислородной среде составл ет всего лишь 0,3 мкм. Объ сн етс  это тем, что базова  примесь

5 тормозитс  не только в центральной части структуры, но и по ее периферии, хот  и в меньшей степени.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности регулировани  толщи0 ной активной базы.

Цель достигаетс  тем. что загонку базовой примеси осуществл ют ионным внедрением, через диэлектрический слой толщиной не более 0.35 мкм. предваритель5 но сформированный в базовых окнах.

Толщина диэлектрического сло , не превышающа  0,35 мкм, выбрана исход  из соображений эффекта торможени  этого сло  дл  ионов бора с ускор ющим напр жением 150 кВ. Именно при больших толщинах ионы бора полностью тормоз тс  диэлектрической пленкой и достигают поверхности кремни .

Способ характеризуетс  совокупностью и последовательностью операций, представленной на фиг. 1-6.

На фиг.1 показана кремниева  подложка 1 п-типа с созданным на ее поверхности слоем окисла кремни .2, вытравленным в нем окном 3 и вновь созданным в окне на поверхности кремни  тонким (толщиной не свыше 0,35 мкм) термическим выращенным слоем окисла кремни  4.

На фиг.2 представлена структура после ионного внедрени  в тонкий диэлектрический слой 4 акцепторной примеси (бора) 5 из источника 6 и приповерхностный слой кремни  с формированием диффузионного сло  р/типа 7 (базовой области транзистора ).

На фиг.З изображена структура после создани  на ее поверхности изолирующего сло  8.

На фиг,4 показана структура после вытравливани  окна в диэлектрических сло х 4 и 8 и проведени  термообработки структуры . Из чертежа видно, что в результате проведени  термообработки происходит разгонка акцепторной примеси как вглубь пластины, так и в стороны при одновременном торможении примеси под окном 9 со сформированным в нем тонким окислом 13. Таким образом, между участками 10 и 11 базовой области р-типа образуетс  ступенька 12,

На фиг.5 отмечено, что изолирующий слой 13 удален и через окно 9 сформирована эмиттерна  область 14 п-типа. В процессе диффузии выращен изолирующий слой 15 и в результате дальнейшего вытеснени  акцепторной примеси уменьшена ступенька 12 между участками 10 и 11 базовой области .

На фиг,6 показана окончательно сформированна  п-р-п транзисторна  структура. Вскрыты фотогравировкой контактные окна 16 и 17 соответственно к эмиттерной 14 и базовой 10 област м транзисторной структуры и показана их металлизаци  18 и 19.

Эффект подт гивани  центральной части базовой области возникает вследствие гетерировани  акцепторной примеси из сло  11 в беспримесный диэлектрический слой 13 при одновременном подлегировании сло  10 из легированного акцепторной примесью сло  окисла кремни  4 в процессе высокотемпературной обработки.

П р и м е р. На исходной кремниевой пластине и/типа сопротивлением 7.5 Ом выращивают термическую пленку двуокиси

кремни  толщиной 0,7 мкм. Провод т фотогравировку , вскрыва  окно в пленке двуокиси кремни . Термически окисл ют поверхность кремни  в окне, создава  пленку окисла кремни  толщиной 0,2 мкм. На установке типа Везувий П осуществл ют имплантацию ионов бора с ускор ющим напр жением ВО кВ и дозой облучени  160 мКул/см через диэлектрическую пленку в

0 кремний с образованием базовой области р-типа. На установке У ВП-2 при 200°С путем пиролиза моносилана кремни  покрывают поверхность пластины слоем окисла кремни  толщиной пор дка 0,5 мкм. При температуре

5 пор дка 1150°С сначала в окислительной (5 мин), а затем в нейтральной среде (120 мин) осуществл ют разгонку акцепторной примеси в базовом слое. При этом образуетс  ступенька между центральной и периферийной част ми высотой 0,57 мкм. В травителе, состо щем из смеси фтористоводородной кислоты с водой в соотнощении 1:5 вскрывают окна в слое окисла кремни . Провод т диффузию фосфора из хлорокиси

5 фосфора дл  формировани  эмиттерной области . Осуществл ют фотогравировку по фосфорносиликатиому стеклу и окислу кремни  дл  вскрыти  контактных окон. Напыл ют алюминий. Производ т фотограви0 ровку по алюминию.

Проведены дополнительные эксперименты по вли нию длительности термообработки структуры в окислительной и нейтральной среде на величину ступеньки

5 между центральной и периферийной част ми базовой области. Установлено, что при термообработке последовательно в течение 5 мин е окислительной среде (сухой кислород ) и последующей разгонке в азотной среде в течение 120 мин величина ступеньки составл ла 0,57 мкм, при термообработке в кислороде в течение 15 мин - 0,96 мкм при термообработке в кислороде в течение 45 мин - 1.25 мкм,

5 Также установлено, что при диффузии фосфора имеет место незначительное оттеснение бора а центральной части базовой области, но указанна  ступенька при этом сохран етс .

0Таким образом, способ обеспечивает

высокую эффективность регулировани  толщины активной базовой области под эмиттером по отношению к периферийным част м базы.

5(56) Патент США

3615875. кл. 148-1,5, опублик. 1973.

Патент Японии № 45-31129. кл. 99(5) Д2, 1970.

Патент Японии Me 49-29109. кл. 99(5) Е2, опублик. 1974.

Claims (1)

1. Формула изоб ре т е н и  

   СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЧ И СВЧ КРЕМНИЕВЫХ п - р - п ТРАНЗИСТОРНЫХ СТРУКТУР, включающий формирование окисной маски, фотолитографию базовой области, загонку дримеси р-типа. формирование в базовом окне окисла кремни , фотолитографию под змиттер. термический отжиг в окислительной атмосфере удаление окисла в эмиттерном окне и формирование эмиттера, отличающийс  тем, что. с целью повышени  эффективности регулировани  толщины активной базы, загонку базовой примеси р-типа осуществл ют ионным внедрением через диэлектрический слой толщиной не более 0,35 мкм, предварительно сформированный в базовых окнах.

   f3

   g g /HH/HH/HtM

   С XX XX XX./.. - ---- - - - - - - - ---- -1

   S-SliiiliSl.

   /

   Ъ

   ш

   8

   4

   1 /

   .. .

   ;ХлХХС у 1- Тп- г 1

   t2 V

   ZATUJL

   :М /f

   fZ

   XX.

   ЩШё2:Ш2 У:

   IplilEIp

   I .-. - ii Lv. -x-r...ii.ri I .

   «

   .

   .ТА. iv ч чЧ /7 /g/

   rA-..v.y..A-.

   -f

   ff- f

   Z

   -/

   f /5

   .

   1 Э

   ,g ;22v3v

   .ч- +l:--:- ..;

   .

   Фиг,:5