SU719398A1 - Способ изготовлени МДП интегральных схем - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕН^ МДП ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, включающий последовательное создание на исходной полупроводниковой пластине сло  ди-.электрика и провод щего сло , преимущественно сло  поликристаллического кремни , вскрытие в последнем окон путем фотолитографического травлени  и формирование в полупро- ВОДНИКО1ЮЙ пластине разнолегирован- ных областей путем ионного-легировани  соответствующих областей, отличающийс  тем, что, с целью снижени  трудоемкости процесса и увеличени  процента выхода годных интегральных схем, все окна в провод щем слоем.поликристаллического кремни  вскрывают одновременно в одной операции фотолитографического травлени , а перед каждой опера1шей легировани  провод т промежуточное маскирование фоторезистом не подлежащих легированию областей. / '(ЛСОсоCD00

Description

Изобретение относитс  к микрозлектронике , в .частности к технологии изготовлени  НЦП интегральных схем, и может быть использовйно при изготовлении интегральных схем с кремниевым затвором, содержащих области с разЛичньм уровнем или типом легировани  (схемы с каналом р-типа п-типа, на взаимодополн ющих транзисторах и т.д.). Среди основных проблем, сто щих при изготовлении интегральных схем можно вьщелить такие как снижение трудоемкости, повьппение технологичности (в том чрсле использование в техпроцессе минимального количества операций, требующих прецизионного выполнени ), повьшение выхода годных схем. Анализ показывает, что наиболее трудоемким процессом и одновременно процессом, характеризующимс  высоким уровнем технологических потерь,  вл етс  фотолитографическое травление. Все это усугуб йатс  при травлении слоев поликристаллического кремни  вследствие нево нроизводимости структуры этого сло  и изменени  её в результате воздейс ви  технологических операций, таких Как термообработка, ионна  импланТаЦЙЯ и т.д. :--; ; Известен способ изготовлени  ВДП йнтегральньгх схем с кремниевым затвором , включающий формирование на п верхности исходной полупроводниково пластины слоев диэлектрика и поликристаллического кремни ; провод т фотолитографию, травлен.ие сло  поли кристаллического кремни  дл  создан затвора, следующим фотолитографйчес КИМ травлением в слое диэлектрика вскрываетс  окна, в которые провод  диффузию дл  создани  истоков и сто ков. Далее следуют операции окислени ,. вскрыти  контактных окон, метал- с лизации и формировани  разводки lj . Недостаток известного способа в том, что в нем из четырех фотолитогра4 1ческих операций лишь одна провидитс  по слою полукристаллического кремни , а также в том, что с помощь.ю этого способа Могут изготавливатьс  йртегральныё схемы, содержащие области лишь с одинаковым уровнем легировани . .- . Известен также способ изготовлени  МДП интегральных схем на взаимодополн ющих транзисторах с кремние7 8 2 вым затвором, состо щий в следующем: после формировани  в кремниевой пл стине п-типа р-областей карманов и р-областей истоков и стоков транзисторов с каналом р-типа, пластину окисл ют дл  создани  затворного диэлектрика п провод т осаждение сло  поликристаллического кремни . Фотолитографическим травлением в сло х поликристаллического кремни  и окисла вскрывают окна и провод т диффузию фосфора, в результате чего образуютс  п области истоков и стоков транзисторов с каналом п-типа. Следующим фотолитографическим травлением сло  поликристаллического кремни  удал ют его с областей истоков и стоков транзисторов с каналом р-типа и отсекают затворы от остального сло . Далее следует окисление, вскрытие контактныхокон, металлизаци  и фотолитографи  по слою металлизации Г Таким образом с помощью этого способа можно создавать интегральные схемы, содержащие области п- и р-типов проводимости. Недостаток известного способа в том, что он требует две фотолитографических прецизионных операции, травлени  поликристалличаского кремни , TaiK как первым травлением задаетс  длина -санала п-канального транзистора , а вторым - степень перекрыти  затвором областей истока и стока. Наиболее близким техническим решением  вл етс  способ изготовлени  МДП интегральных схем, включающий создание на исходной полупроводниковой пластине провод щего сло , пре- имзтцествённо сло  диэлектрика и поликристаллического кремни , вскрытие в последнем окон путем фотолитографического травлени  и формирова-. ние в полупроводниковой пластине разнолегированных областей путем цоследовательного ионного легирова- ни  соответствующих областей З,, Таким образом, этот способ позвол ет .изготавливать ВДП интегральные схемы, содержащие област с различным уровнем легиррвани  - области истоков-стоков и облает резисторов . - Основной недостаток такого способа состоит в том, что из п ти фотолитографических операций три провод т по слою, поликристаллйческого кремни , причем втора  и треть  oneрации провод тс  по слою, структура поверхности которого отличаетс  от структуры объема вследствие нарушений , возникающих при внедрении ионов . В соответствии с этим выход го ных структур на второй и третьей фо толитографических операци х травлени  в среднем в два раза ниже, чем на первой. Помимо сказанного, лучшие результаты на первом травлении обусловлены возможностью визуального контрол  травлени  по уменьшению диаметра п тна, соответствзпощего невытравленной области пластины. При исчезновении п тна травление прекращают, вынима  пластину из травител . На следующих операци х эта возможность отсутствует, так как на пластине уле имеетс  рисунок первого травлени , Целью изобретени   вл етс  снижение трудоемкости изготовлени  и увеличение выхода годных интеграл ных схем. Поставленна  цель достигаетс  тем, что все окна в провод щем слое поликристаллического кремни , вскрывают одновременно в одной операции фотолитографического травлени , а перед каждой операцией легировани  провод т промежуточное маскирование фоторезистом не подлежащих леги рованию областей. . Таким образом независимо от числ областей с различным легированием, лишь одно фотолитографическое травление проводитс  по слою поликрем-т ни . Остальные фотолитографические операции провод тс .по слою, исполь зованному в качестве маски. . . М.атериал маски выбираетс  с учетом вида и режима, легировани . При . легировании ионной имплантацией с знёргией до 100 кзВ в большинстве случаев дл  маскировани  может быть использован слой фоторезиста. При больших энерги х, что примен ютс  весьма редко, наиболее технологичной маской  вл етс  слой алюмини . В случае легировани  диффузией наиболее подход щие маски - окиси крем ни , наност ые разложение;м тетр-это сисидана или моиосилана, а также ни РИД кремни . Фотолитографическое тра лeниeyкa зaнныxcлoeвнeпpeдcтaвл et каких-либо трудностей. На фиг, 1 упрощенно показана в ра резе исходна : пластина после выращивани  слоев окисла и поликристаллического кремни ; на фиг. 2 - пластина после вскрыти  окон в слое поликристал .пического кремни ; на фиг. 3 то же, вид сверху; на фиг. 4 - пластина после первого легировани ; на фиг. 5 - то же вид сверху; на фиг. 6 - пластина после .второго легировани ; на. фиг. 7 - то же, вид сверху; на фиг. 8 - пластина с межслойной изол цией; на фиг. 9 - пластина после металлизации; на фиг. 10 пластина после металлизации, вид сверху . Примером конкретного выполнени  изобретени  может служить процесс изготовлени  МДП интегральной схемы с кремниевым затвором и каналом р-типа , содержащей помимо транзисторов, нагрузочные резисторы. При изготовлении такой МДП интегральной схемы на поверхности крем- , ниеврй пластины 1 п-типа с удельным сопротивлением 7,5 ом-см последовательно формируют слой окиси кремни  2 толщиной 1500-2000 А, получаемый термическим окислением в сухом кислороде при Т 1150 С, и слой поликристаллического кремни  3, получаемый разложением моносилана при Т (см. фиг. 1). В процессе выращивани  поликристаллический кремний 3 легируетс  бором. На первой фотолитографической операции (см. фиг. 2) в слое поликрисТаллического кремни  3 вытравливают окна, включающие области истоков А, стоков 5, ре- зисторов 6, контактов к резисторам 7, а также области 8, соедин ющие затворы 9 с остальным слоем поликристаллического кремни  3 (см. фиг. 2 и 3). При этом полностью формируетс . конфигураци  затворов 9. Момент окончани  травлени  фиксируют по исчезновению на пластине п тна, соответствующего невытравленной области. Далее нанос т слой позитивного фоторе|3иста толщиной 1 мкм и экспонируют erg через соответствзтощий фотошаблон. После про влени  маска фоторезиста 10 остаетс  над област ми резисторов 6 и област ми 8 отсечени  затворов 9 (см. фиг. 4 и 5). Формирование областей истоков 11, стоков 12 и контактов резисторов 13 провод т . :имплантацией ионов В с энергией 100 кэВ и дозой 500 мккул. При эТом области резисторов, 6 и области, отсекающие затворы от остального сло  пЪликристаллического кремни , защищены маской фоторезиста 10 и не легируютс .

Фоторезист удал ют в кислородной плазме и снова нанос т слой фоторезиста , экспониру  его таким образом , что после про влени  маска 10 фоторезиста остаетс  только над област ми 8, отсекающими затвор 9 от остального сло  поликристаллического кремни  3. Незащищенными фоторезистивной маской 10 остаютс  не только области резисторе. 6, но и истоки П и стоки 12 (см. фиг. 6 и 7).

Это становитсй возможным вследствие того, что втора  имплантаци  ионов В (формирование резистора 13 проводитс  с той же знергией (100 кэВ), но дозой 3 мккул, т.е. на Два. пор дка меньшей, чем в первом случае. Увеличение дозы легиро .вани  истоков и стоков на 1% не вли ет на характеристики прибора. После сн ти  фоторезистивной маски 10 нанос т межслойную изол цию 14 (см. фиг. 8), в качестве которой используют окисел кремни  толщиной 0,6-0,8 мкм, получаемый вакуумным пиролизом тётроэтоксисилана при Т 7(fc или другим известным способом . В Процессе осаждени  слой окисла 14 легируют фосфором с концентрацией 1-2% мол рных. Последующа  термообработка при Т 1100 С в течение 15-20 мин преследует

цель уплотнени  межслойиой изол ции 14 и активацию внедренной примеси . При этом происходит разгонка областей истоков 11 и стоков 12 и резисторов 15. Указанный режим обеспечивает необходимый уровень пробивных напр жений р-п-переходов (40 В) и поверхностных сопротивлений областей истоков - стоков 11-12 и резисч / in О 1 /

торов 14-30 -гг- и 2 KOM/D соответственно .

Далее следуют обычные операции фотолитографического вскрыти  контактных окон к истокам 11, стокам 12, резисторам 15 и затворам 9, напыление алюмини , выжигание и фотолитографическое формирование металлической коммутации 16 (см. фиг. 9 и 10).

I . . .

; Как и следовало ожидать, выход

|Годных структур на первой фотолитографической операции (по слою поликристаллического кремни ).не отличаетс  от выхода годных на первом травлении по известному способу, на второй и третьей фотолитографической операци х (по фоторезистивной маске) выход существенно выше и достигает 90-95%. Кроме того, по сравнению с известным способом трудоемкость процесса существенно ниже, так как прецизионное травление поликристаллического кремни  проводитс  лишь один раз вместо трех в известном способе.

Claims (1)

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МДП ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, включающий последовательное создание на исходной полупроводниковой пластине слоя ди- .

   электрика и проводящего слоя, преимущественно слоя поликристаллического кремния, вскрытие в последнем окон путем фотолитографического травления и формирование в полупроводниковой пластине разнолёгированных областей путем ионного легирования соответствующих областей, о т личающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости процесса и увеличения процента выхода годных интегральных схем, все окна в проводящем слоем, поликристаллического кремния вскрывают одновременно в одной операции фотолитографического травления, а перед каждой операцией легирования проводят промежуточное маскирование фоторезистом не подлежащих легированию областей.

   г

   868612 ' 'TiS

   Фиг. 1

   1 719398 2