SU986236A1

SU986236A1 - Method of manufacturing injection integrated circuits

Info

Publication number: SU986236A1
Application number: SU803211467A
Authority: SU
Inventors: Л.Ф. Волынчикова; В.Я. Красницкий; Ю.И. Савотин
Original assignee: Ордена Октябрьской Революции Организация П/Я Р-6007
Priority date: 1980-12-03
Filing date: 1980-12-03
Publication date: 1986-01-23

Abstract

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИНЖЕКЦИОННЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ, включающий эпитаксиальное наращивание кремниевого монокристаллического сло П-типа проводимости на подложку п типа проводимости, формирование, с помощью маскировани и внедрени примесей областей р -активной и р -пасвСЕСОГОЗ 13 3 сивной 6a3j одновременное формирование h -областей коллектора п-р-п транзистора и п -резисторов,создание П -эмиттерного, р -инжекторного, базового и и -коллекторных контактов и И -контактов к h -pe3HCTopaM и металлизированных межсоединений, отличающийс тем, что, с целью увеличени выхода годных интегральных схем, одновременное формирование п -области коллекторов h-p-nтранзисторов и П -резисторов провод т локально после создани р -областей пассивной базы, а подлегирование fl -контактов к коллекторам, эмиттеру и резисторам осуществл ют с помощью маскировани п -резисторов и р -кон (Л тактов резистивной маской.A METHOD FOR MAKING INJECTIONAL INTEGRAL SCHEMES, including epitaxial building-up of a silicon monocrystalline layer of P-type conductivity on a substrate and type of conductivity, forming, by masking and introducing impurities of the p-active and p -pasSeSoCh 13 3, 6a3j type areas, concurrently occurring bending. a pn transistor and p-resistors, the creation of n-emitter, p -injector, base and and-collector contacts and AND -contacts to h -pe3HCTopaM and metallized interconnects, characterized in that in order to increase the yield of usable integrated circuits, the simultaneous formation of the n-region of collectors of hp-n transistors and P-resistors is carried out locally after the creation of p-regions of the passive base, and the juxtaposition of fl-contacts to the collectors, emitter and resistors is performed using masking n - resistors and r -con (L cycles of resistive mask.

Description

6 36 3

SS

чh

п P

г;оg; o

эо eo

00

со аwith a

Фиг.FIG.

Изобретение относитс к микроэлектронике и может быть использовано при производстве полупроводниковых приборов, интегральных схем (ИС).The invention relates to microelectronics and can be used in the manufacture of semiconductor devices, integrated circuits (ICs).

Известен способ создани полупроводниковых приборов и ИС с инжекционньЫ питанием, в которых базовый ток к каждому усиливающему ii-p-n-транзистору поступает через отдельный п-р-п -транзистор, эмиттером которого вл етс р -область, называема инжектором .There is a known method of creating semiconductor devices and ICs with injection power, in which the base current to each amplifying ii-pn-n transistor is supplied through a separate pn-transistor, the emitter of which is the p-region, called the injector.

Согласно данному способу на низкоомной кремниевой подложке п -типа проводимости выращиваетс эпитаксиальный слой п -типа проводимости. В нем с помощью процессов маскировани , фотолитографии, загонки и разгонки примесей, напылени металла создают структуру приборов и интегральных схем с инжекционным питаниемAccording to this method, an epitaxial layer of n-type conductivity is grown on a low-resistance silicon substrate of the n-type conductivity. In it, using the processes of masking, photolithography, piling and distillation of impurities, metal spraying create the structure of devices and integrated circuits with injection power.

Однако этот способ создани инжекционных приборов и ИС не обеспечивает формировани h -резисторов без проведени специальных процессов маскировани и фотолитографии под эти области.However, this method of creating injection devices and ICs does not ensure the formation of h-resistors without conducting special masking and photolithographic processes under these areas.

Наиболее близким техническим решением вл етс способ изготовлени инжекционньк интегральных схем, вклю чающ.1и эпитаксиальное наращивание крем ниевого монокристаллического сло п-ти па проводимости на подложку п -типа про водимости, формирование с помощью маскировани и внедрени примесей областей р-активной и р -пассивной баз, одновременное формирование п областей коллектора п р-и-транзистора и М -резисторов, создание п -эмит терного, р -инжекторного, базового и п -коллекторных контактов и h контактов к п -резисторам и металлизированных межсоединений. Согласно этому способу на низкоомной кремниевой монокристаллической подложке п -типа проводимости выращиваетс эпитаксиальный слой Л-типа проводимости, формируютс области активной базы не только в ба зовых и инжекторных област х, но и в област х f -резисторов, затем по всей поверхности р -сло создают слой п-типа проводимости с низкой концентрацией примеси, в котором при формировании р -областей одновременно создают П-области коллектора и-р-п-транзисторов и ц-резисто:ров . Затем создаютс области коллекторного и базового контакта и металлизирование межсоединени . Однако известный способ создани инжекционных приборов и ИС имеет значительную невоспроизводимость параметров усиливающего п-р-И-транзистора из-за колебаний удельного сопротивлени и толщины эпитаксиального сло и концентраций в слаболегированных и и -сло х. Кроме того, этот способ обнаруживает низкое качество изол ции шины питани , соедин ющей все инжектора; схемы, и и-эпитаксиального сло (земли) из-за утечек переходов в п-р-п-транзисторе, возникающих вследствие дефектности структуры в инжекторных област х, образующейс из-за многократных имплантаций или диффузий примесей (р, п,р)в эту область..Оба эти фактора сильно снижают процент выхода годных.The closest technical solution is a method of making injection integrated circuits, including 1 and epitaxial growth of a silicon monocrystalline layer with conduction on a p-type substrate, forming with p-active and p-passive regions by masking and introducing impurities. bases, the simultaneous formation of n regions of the collector n p-and-transistor and M-resistors, the creation of n-emitter, r-injector, base and n-collector contacts and h contacts to the n-resistors and metallized interconnects. According to this method, an epitaxial layer of L-type conductivity is grown on a low-resistance silicon n-type single-crystal substrate of conductivity, regions of the active base are formed not only in base and injector areas, but also in regions of f -resistors, then over the entire surface of the p-layer create a layer of n-type conductivity with a low impurity concentration, in which, during the formation of the p-regions, the n-region of the collector of pn-transistors and n-resistors are simultaneously created. Then, the collector and base contact areas and interconnect metallization are created. However, the known method of creating injection devices and ICs has a significant non-reproducibility of the parameters of the amplifying pn-I transistor due to fluctuations in the specific resistance and thickness of the epitaxial layer and concentrations in lightly doped and and -layers. In addition, this method detects the poor insulation quality of the supply bus connecting all the injector; circuits, and the i-epitaxial layer (earth) due to leakages of transitions in a pnp transistor, resulting from the defective structure in the injection areas, formed due to multiple implantations or diffusions of impurities (p, p, p) in this area .. Both of these factors greatly reduce the percentage of yield.

Цель изобретени - увеличение выхода годных интегральных схем.The purpose of the invention is to increase the yield of usable integrated circuits.

Поставленна цель достигаетс тем, что в способе изготовлени инжекционньгх интегральных схем, включа ющем эпитаксиальное наращивание кремниевого монокристаллического сло п-типа проводимости на подложку П -типа проводимости, формирование с помощью маскировани и внедрени примесей областей р -активной и р пассивной баз, одновременное формирование п-областей коллектора п-р-п-тразистора и ti -резисторов, создание л -эмиттерного, р -инжекторного , базового и h -коллекторных контактов и П -контактов к П -резисторам и металлизированных межсоединений , одновременное формирование П -области коллекторов п-р-п-транзисторов и и-резисторов провод т локально после создани р -областей пассивной базы, а подле.гирование п -контактов к коллекторам, эмиттеру и резисторам осуществл ют с помощью маскировани п -резисторов и р контактов резистивной . На фиг. 1-4 изображена схема, по сн юща предлагаемый способ. Способ осуществл ют следующим образом. На кремниевой монокристаллической подложке п -типа проводимости 1 или , на р -подложке со скрытым слоем п типа проводимости методом эпитаксии наращивают монокристаллический слой П -типа проводимости 2. Затем методом имплантации или- диффузии сквозь диэлектрическую или иную маску создают сначала п -области эмиттерного контакта 3 и эмиттерных охранных колец ,4, а затем в об ласт х базы 5, инжектора 6 и резисто ра 7 формируют п -слой (см. фиг. 1) Далее методом имплантации или диффузии, использу диэлектрическую резистивную или комбинированную маску , формируют р -пассивную базу 8, p-инжектор 9 и р -охранные кольца к резисторам. ,10 (см. фиг. 2). После этого в маске, закрывающей поверх ность элементов, одновременно литографически создают контактные ок«а к коллекторным и базовым област м и резисторные окна, в которые методом имплантации или диффузии ввод т примесь П-типа проводимости низкой концентрации и формируют п -области коллекторов 11 и г -резисторов 12. гЗатем литографически создают резисти ную маску 13 над h -резисторами и р -контактными област ми к базе и инжектору (см. фиг. 3). После чего ввод т методом имплантации примесь П -типа проводимости высокой концентрации в области h коллекторных контактов 14, п -эмит- терного контакта 15 и п -контактов 16 к резисторам. После чего нанос т металл и формируют металлизированные межсоединени 17 (см. фиг. А). Пример создани инжекционных ИС: на подложке п -типа проводимости, например КЭС 0,01, эпитаксиально при 1200°С выращивают слой п-типа проводимости , например КЭФ 1,5, толщиной 2,0 мкм. На поверхности п-эпитаксиального сло создают слой диэлектрика, напои мер термического окисла, при толщиной 0,3 мкм, в котором методом фотолитографии формируют окна под П -эмиттерный контакт и п -эмиттерные охранные кольца, куда провод т имплантацию примеси, например, фосфора при энергии 30 кэВ дозой 300 мкк/см. Затем после разгонки этого сло в окисл ющей среде при 1000°С вырапщвают на его поверхности термический окисел толщиной 0,2 мкм и провод т фотолитографию под р -области . В них внедр ют примесь р-типа проводимости, например бор, при энергии 50 кэБ дозой 2 мкк/см. Затем провод т окисл ющую разгонку при 1150°С в течение 40 мин, в ре .зультате 46to создают р -слой глубиной 0,9+0,1 мкм и выращивают над его 64 поверхностью термический окисел толщиной 0,15 мкм. В нем методом фотоли тографии формируют окна под p-области , использу комбинированную маску из термического окисла и фоторезистора , в них методом имплантации внедр ют примесь р-типа проводимости, например бор, при энергии 40 кзВ дозой 500 мкк/см. После плазмохимического удалени фоторезистора и окисл ющей разгонки р -сло при 1000°С в течение 50 мин образуют р/-слой глубиной 0,6+0,1 мкм и термический окисел толщиной 0,3 мкм. В нем с помощью фотолитографии одновременно вскрывают контактные, окна к коллекторным и базовым област м и резисторные окна. В них провод т внедрение примеси h-типа проводимости , например фосфора, методом имплантации при энергии 80 кэВ дозой 3,5 мкк/см. При попадании низкой концентрации фосфора в сильнолегированные р -области контактов к базе и инжектору поверхностна концентраци бора в них практически не измен етс и качество омического контакта с металлом не ухудшаетс . После внедрени примеси и-типа проводимости в контактные и резисторные окна провод т отжиг в инертной среде, например азоте, дл восстановлени и разгонки при 1000°С в течение 20-50 мин до глубины, определ ющей получение заданных значений коэффициента усилени и величины пробивных напр жений коллектор-эмиттерного перехода И-р- -транзистора. Например , дл Llic 4, разгонку следует проводить в течение 40+5 мин, при этом глубина и -сло составл ет 0,35+-0,05 мкм. Затем на поверхность пластины нанос т маску 4i3 фоторезиста,, например РН-7, толщиной 0,9 мкм, в которой с помощью фотолитографии создают окна под коллекторный и эмиттерный контакт и ;контакты к резисторам. Травление диэлектрика на этой фотолитографии не провод т, как оно бьшо выполнено на предыдущей фотолитографии. В образованные в резистивной маске отверсти провод т имплантацию примеси П -типа, например фосфора, при энергии 30 кэВ дозой 300 мкк/см. После удалени фоторезистивной маски плазмохимическим способом осущео гвл ют восстанавливающий примесь отжиг в инертной среде, например азоте, приThe goal is achieved by the fact that in the method of making injection integrated circuits, including the epitaxial building-up of a silicon monocrystalline layer of n-type conductivity on the substrate of the P-type conductivity, the formation of the p-active and p regions of the passive base, the simultaneous formation of n - areas of a collector of pnp trazystora and ti -resistors, creation of l-emitter, r -injector, base and h -collector contacts and P -contacts to P -resistors and metallized inters Connections, the simultaneous formation of the n-region of npn transistor and i-resistor collectors is carried out locally after the creation of the p-regions of the passive base, and the n-contacting to the collectors, emitter and resistors is performed by masking n resistors and p resistive pins. FIG. 1-4 is a diagram illustrating the proposed method. The method is carried out as follows. On a silicon monocrystalline substrate of n-type conductivity 1 or, on a p substrate with a hidden layer n of the conductivity type, an epitaxy monocrystalline layer of the n-type conductivity builds up by an epitaxy method. Then, using the dielectric or other mask, the p-region of the emitter contact is first created 3 and emitter guard rings, 4, and then in the areas of base 5, injector 6 and resistor 7, form an η layer (see Fig. 1). Then, by implantation or diffusion, using a dielectric resistive or combined mass y, p -passivnuyu forming base 8, p-injector 9 and p -ohrannye ring to the resistors. , 10 (see fig. 2). After that, in the mask covering the surface of the elements, simultaneously, the contact window and the collector and base areas and the resistor windows in which implantation or diffusion is introduced an impurity of low concentration into the collector and base areas simultaneously form lithographically and form the n regions of the collectors 11 and G-resistors 12. G-then lithographically create a resistive mask 13 over the h-resistors and p -contact areas to the base and the injector (see Fig. 3). After that, impurity is introduced by impurity P-type conductivity of high concentration in the area of h collector contacts 14, n-emitter contact 15 and n-contacts 16 to resistors. After that, the metal is deposited and the metallized interconnects 17 are formed (see Fig. A). An example of creating injection ICs: on a substrate of n-type conductivity, for example, KES 0.01, epitaxially at 1200 ° C, a layer of n-type conductivity is grown, for example, EEF 1.5, 2.0 microns thick. On the surface of the n-epitaxial layer, a dielectric layer is created, such as thermal oxide, with a thickness of 0.3 μm, in which photolithography is used to create windows for O-emitter contact and n-emitter guard rings, where impurities are implanted energy 30 keV dose of 300 microns / cm. Then, after the distillation of this layer in an oxidizing medium at 1000 ° C, a thermal oxide of 0.2 µm thickness is formed on its surface and photolithography is performed under the p-region. They incorporate p-type impurity impurities, such as boron, at an energy of 50 keB with a dose of 2 µC / cm. Then, oxidizing distillation is carried out at 1150 ° C for 40 minutes, in result of 46to a p-layer with a depth of 0.9 + 0.1 µm is created and a thermal oxide of 0.15 µm thickness is grown above its 64 surface. In it, photolithography forms windows under the p-region using a combined thermal oxide and photoresistor mask, implantation of impurity of p-type conductivity, for example boron, is used at implantation at an energy of 40 kzV and a dose of 500 µC / cm. After plasma-chemical removal of the photoresistor and oxidizing distillation, the p-layer at 1000 ° C for 50 minutes forms a p / layer with a depth of 0.6 + 0.1 µm and a thermal oxide with a thickness of 0.3 µm. Using photolithography, it simultaneously opens contact, windows to the collector and base areas and resistor windows. They carry out the introduction of an impurity of the h-type conductivity, such as phosphorus, by implantation at an energy of 80 keV with a dose of 3.5 µC / cm. When a low concentration of phosphorus enters the heavily doped contact areas to the base and the injector, the boron surface concentration in them practically does not change and the quality of ohmic contact with the metal does not deteriorate. After impurity and conduction are introduced into contact and resistor windows, annealing is carried out in an inert environment, such as nitrogen, for recovery and distillation at 1000 ° C for 20-50 minutes to a depth determining the production of specified gain values and values of breakdown voltage. zhennyh collector-emitter junction AND-p -transistor. For example, for Llic 4, the distillation should be carried out for 40 + 5 minutes, with the depth and the layer being 0.35 + -0.05 µm. Then a photoresist mask 4i3, for example, PH-7, 0.9 µm thick, is applied to the surface of the plate, in which photolithography is used to create windows for the collector and emitter contact and; contacts to the resistors. The etching of the dielectric in this photolithography is not carried out, as it was done in the previous photolithography. Implanted P-type impurities, such as phosphorus, are implanted into the holes formed in the resistive mask at an energy of 30 keV with a dose of 300 µC / cm. After removal of the photoresistive mask by the plasma-chemical method, the reducing impurity is heated by annealing in an inert medium, for example nitrogen, with

900°С в течение 15 мин, при этом получают и -слой глубиной 0,2+0,05 MKMJ Затем напыл ют металл, например алюминий , с добавкой кремни (2,5%) и с помоп ью фотолитографии формируют металлизированные межсоединени .900 ° C for 15 minutes, and a layer with a depth of 0.2 + 0.05 MKMJ is obtained. Then a metal, such as aluminum, is sprayed with silicon (2.5%) and metallized interconnects are formed with the aid of photolithography.

Данный способ обеспечивает увеличение процента годных приборов и ИС за счет увеличени .воспроизводимости параметров п-р-о-транзисторов, так как формирование п-коллектора проводитс на конечном этапе создани активной структуры и возможно управление величиной пробивного напр жени UK, и коэффициента усилени с помощью изменени отжига после имплантации п -сло . При известном способе врем разгонки п-сло задаетс посто нным, а величина пробивного напр жени измер етс лишь после р да последующихThis method provides an increase in the percentage of suitable devices and ICs due to an increase in the reproducibility of pn-transistor parameters, since the formation of the p-collector is carried out at the final stage of creating an active structure and it is possible to control the magnitude of the breakdown voltage UK, and the gain changes in annealing after implantation of the p-layer. With the known method, the p-layer acceleration time is set constant, and the magnitude of the breakdown voltage is measured only after a series of subsequent

операций, поэтому управление величи ной и затруднено, а в случае заниженной толщины активной базы или эпитаксиального сло невозможно. Улучшаетс качество переходов tj-p-Dтранзистора и снижаетс количество кристаллов, имеющих утечку изол ции между шиной питани и п -эпитаксиальным слоем, которое происходит за .счет улучшени качества структуры в р -област х при устранении из них И -легировани .operations, therefore, the control of the magnitude is difficult, and in the case of an underestimated thickness of the active base or epitaxial layer is impossible. The quality of the tj-p-D transistor transitions is improved and the number of crystals that have leakage of insulation between the supply bus and n-epitaxial layer, which occurs due to the improvement of the quality of the structure in the p-regions and the elimination of them and -doping, decreases.

Кроме того, способ снижает трудоемкость изготовлени кристаллов за счет упрощени процесса фотолитографии под П -коллекторный контакт, котора проводитс без травлени диэлектрика , и увеличивает выход годных за счет самосовмещени И ип областей .In addition, the method reduces the laboriousness of making crystals by simplifying the photolithography process under P-collector contact, which is carried out without etching the dielectric, and increases the yield of usable due to self-alignment of the SPs.

W 10 3 15 Ю К ,2К PW 10 3 15 Ю К, 2К P

-фф / jFr-ff / jFr

II/I J II II nf I I (й4 II II II / I J II II nf I I (d4 II II

..

Фиг Fig

Claims

METHOD FOR PRODUCING INJECTION INTEGRAL CIRCUITS, including epitaxial build-up of a silicon single-crystal P-type layer on an ^nt_ type conductivity substrate, masking and incorporating impurities of regions of the p-active and p * passive bases / simultaneous formation of h-regions of the collector n -pn transistor and η -resistors, the creation of a P ⁺ emitter, p '' - injection, base and p ⁺ collector contacts and p ⁺ contacts to n'-resistors and metallized interconnects, characterized in that, in order to increasing the yield of suitable integrated circuits, the simultaneous formation of the η'-region of the collectors of p-p-transistors and p'-resistors is carried out locally after the creation of p ^ -regions of the passive base, and the matching of contacts to the collectors, emitter and resistors is carried out using S masking ^r- resistors and p-contacts resistive mask.

SU p „986236 interconnect leasing. However, the known method for creating injection devices and ICs has a significant irreproducibility of the parameters of the amplifying η-pn transistor due to fluctuations in the resistivity and thickness of the epitaxial layer and concentrations in lightly doped p'- and p ~ layers. In addition, this method detects the poor quality of insulation of the power bus connecting all the injectors of the circuit and the η-epitaxial layer (earth) due to transition leaks in the V-p-η transistor, which arise due to a defective structure in the injection regions resulting from for multiple implantations or diffusions of impurities (p ”, p ', p ⁺ ) in this area. Both of these factors greatly reduce the yield.

The purpose of the invention is to increase the yield of integrated circuits.

This goal is achieved by the fact that in the method of manufacturing injection integrated circuits, including epitaxial growth of a silicon single crystal layer of η-type conductivity on a substrate of a P ^ -type of conductivity, the formation of 30 by masking and introducing impurities of the regions of the p ”-active and p * passive bases , the simultaneous formation of p * regions of the collector of the η-p-η transistor and h ~ resistors, the creation of p ⁺ emitter, p ^f injector, base, and B * collector contacts and P ⁺ contacts to B 'resistors and metallized interconnects, and the simultaneous formation of '-region collectors n-p-n transistors and resistors η'-performed locally after the creation of p-type regions passive base and podlegirovanie n-contact to the collectors, the emitter resistors and is performed using the masking n ^g '-resistors and p ⁺ contacts resistive mask.

In FIG. 1-4 shows a diagram explaining the proposed method.

The method is carried out as follows ⁵⁰ .

On a silicon single-crystal substrate of an η ⁺ conductivity type 1 or, on a p-substrate with a hidden layer of l * type conductivity by epitaxy method ⁵⁵ , a single-crystal layer of B'-type conductivity 2 is grown.

Then by implantation or diffusion through dielectric or