Спосіб виготовлення структур біполярних інтегральних схем

ДЛЯ СЛУЖЕБНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ ЭКЗ СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИК ІІО 1 \ (51) 4 Н 01 L 21/82 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4136456/24-25 (22) 21.10.86 (72) С.П.Новосядлый, Е.В,Матюшин, Ф.А,Скрипов и В.Я.Малайдах (53) 621 .382 (088.8) (56) Черняев В.Н, Технология производства интегральных схем. М.: Энерг и я , 1977, с . 302-317. Технология СБИС. Под ред. С.Зи, М*.: Мир, 1986, т . 2 , с . 188-199. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТРУКТУР БИПОЛЯРНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ (57) Изобретение относится к технологии микроэлектроники и может быть использовано при изготовлении биполярных интегральных схем, например .операционных: усилителей. Цель изобретения - улучшение электрических параметров интегральных схем и уменьшение их температурного дрейфа за счет увеличения порогового напряжения паразитных МОП-транзисторов«Посл е окисления подложки р-кремния фор маску из оксида кремния с окнами для скрытых областей, формиру+ ют в подложке скрытые п -облясти, осаждают эпитаксиальный n-слой кремния, формируют маску из оксида кремния с окнами для разделительных областей, формируют разделительные области, формируют маску из оксида кремния с окнами для базовой диффузии, формируют р-области базы с одновременным окислением поверхности структуры и осаждают пленку фосфорсиликатного стекла толщиной 0,5 1,0 мкм из смеси моносилана, кислорода и фосфина при концентрации фосфорного ангидрида в стекле 4 12 мас,%. Затем вскрывают окна для эмиттерных областей, формируют п области эмиттеров, осаждают пленку нитрида кремния, вскрывают в ней контактные окна, формируют металлизацию и осаждают защитную пленку фосфорсиликатного с т е к л а . с S С. со A0-S8 1 1435092 2 стадия ( П 5 0 і і ° С , 30-70 мин, расИзобретение относится к технолоход кислорода 180-220 л / ч ) ; осаждегии микроэлектроники и может Сыть исние демпфирующего слоя фосфорсилнпользовано при изготовлении биполярных интегральных схем, например опе- 5 катного стекла (12О+2О°С, 20 - 90 мин, рационных усилителей. расходы: азота 250 - 1000 л / ч , смеси моносилана и аргона 35110 л / ч , кислоЦелью изобретения является улучрода 8*3 л / ч ; смеси фосфина и аргона шение электрических параметров интег6±3 л / ч , давление при осаждении 10 ральных схем и уменьшение их температурного дрейфа за счет увеличения Ю 20 Па); фотолитография для формиропорогового напряжения паразитных МОПвания областей эмиттера; химическая транзисторов и уменьшения напряжений обработка поверхности структур; эмитв структурах интегральных схем. терная диффузия, 1 стадия (950±1°С, П р и м е р . Процесс изготовления расходы: азота 200-240 л / ч , кислороструктур интегральных схем включает 15 да 40-60 л / ч , азота через питатель следующую последовательность опера20-30 л / ч ) ; эмиттерная диффузия, ций; химическая обработка кремниевых 2 стадия (1200+!°С, расход азота подложек КДБ-1О ( i l l ) ; окисление 200-240 л / ч , І-15 мин); окисление подложек при 1100°С в режиме окислеобластей эмиттера при 95О±1°С в режиние в кислороде (180-220 л / ч , 15 20 ме: окисление в кислороде ( І 8 0 25 мин) - окисление в парах воды 220 л / ч , 8-12 мин) - окисление в во(10 - 16 мл/мин, .35-65 мин) - окисдяном паре (10-20 мин) - окисление ление в кислороде (lO - 20 мин); фов кислороде (8-12 мин); химическая толитография для формирования скрыобработка поверхности структур; осажтых п + -областей; химическая обработ- 25 дение нитрида кремния (ЗОО-35О°С, ка поверхности структур; диффузия 6-7 мин при давлении в реакторе 4 сурьмЕ-і для формирования скрытых п 4 "6,6 Па); геттерирующий отжиг ( 9 5 0 t областей коллектора (1240+1 °С, 15 ± 1 0 С, расход кислорода 200+20 л / ч , 25 мин); удаление оксида кремния, 30 мин, время охлаждения структур легированного сурьмой с поверхности 30 не менее 3 ч ) ; фотолитография для структур; химическая обработка поформирования контактов; напыление верхности структур; осаждение эпитакалюминия (300-340°С, давление 2 сиального слоя кремния n-типа ( И 6 0 + - 6-Ю" 6 мм р т . с т . , 30O-SO0 с ) ; фото_£10 С, скорость роста 0,4 - литография для формирования межсоеди0,6 мкм/мин); химобработка поверх35 нений; осаждение защитного слоя фосности структур; форсиликатного стекла и вжигание апгаокисление поверхности . миния (370 - 430°С, расходы: смеси эпитаксиального слоя при 1100 С в режиме окисление в кислороде (180 моносилана и аргона 150-250 .л/ч, сме220 л / ч , 15-25 мин) - окисление в си фосфина и аргона-70+10 л / ч , кислопарах воды (10-15 мл/мин, 35-65 мин) AQ рода - 80 - 160 л / ч , азота 300 окисление в кислороде (30-20 мин); 1300 л / ч , 10 - 30 мин); фотолитографотолитография под разделительные фия для вскрытия контактных площадок; области; химическая обработка поверхконтроль параметров тестовых струкности структур; первая стадия раздетур и вольт-амперных характеристик; лительной диффузии - загонка бора 45 измерение электрических параметров (И50+1°С, 10-25 мин, расходы: азота и контроль функционирования кристал1000І100 л / ч , кислорода 40+5 л / ч ) ; лов; проверка внешнего вида кристалудаление с поверхности структуры болов на пластине. ро силикат но г о стекла; вторая стадия Способ позволяет улучшить лараразделительной диффузии - разгонка tg метры интегральных схем и уменьшить бора (1220+1 °С, 240-300 мин, расход их температурный дрейф за счет увекислорода 1S0—220 л / ч ) ; фотолитограличения порогового напряжения парафия для формирования базовых обласзитных МОП-транчисторов и уменьшет е й ; химическая обработка поверхносния напряжений в структурах интегти структур; диффузия бора, 1 стадия м ральных схем. Паразитные МОП-транзис(930+1°С,расход азота 270-330 л / ч , * торы возникает между базовыми обласазота через смеситель 10-30 л / ч ) ; тями транзисторов и разделительными удаление с поверхности структур бообластями, а также между областями росиликатиого стекла; диффузия бора, резисторов, базовыми областями траи З 1435092 эисторов и разделительными областящии окисление подложки из р-кремния, ми через толстый слон оксида кремния формирование маски из оксида кремния и металлизированную дорожку по оксис окнами для скрытых областей, (Ъорду кремния, Влияние паразитных тран- с мирование в подложке скрытых п + -обзисторов сильно проявляется при увеластей, осаждение эпитаксиального личении напряжения питания интегральп-слоя кремния, формирование маски ных схем и температуры. При повышеиз оксида кремния с окнами для разнии температуры до + 125°С пороговые делительных областей, формирование напряжения МОП-транзисторов снижают- 10 разделительных областей, формировася на 2 - 5 В, наблюдается также ние маски из оксида кремния с окнадрейф входных токов и напряжения смеми для базовой диффузии, формироващения в случае, например, биполярных ние р-областей базы с одновременным операционных усилителей. Величина окислением поверхности структур, порогового напряжения паразитных МОП- 15 вскрытие окон для эмиттерных областранзисторов до введения демпфирующетен, формирование п^-областей эмитго слоя фосфорсиликатного стекла состеров, осаждение пленки нитрида тавляла 10 - 18 В при толщине базовокремния, вскрытие в ней контактных го оксида кремния 0,7 - 0,8 мкм. При окон, формирование металлизации,осажреализации изобретения, т . е . после дение защитной пленки фосфорсиликат20 введения слоя фосфорсиликатного стекного стекла, вскрытие окон для конл а , величина порогового напряжения тактных площадок, о т л и ч а ю увеличилась до 23 - 30 В при толщине щ и й с я тем, ч т о , с целью улучшебазового оксида кремния 1,2 - 1,4 мкм, ния электрических параметров интегЭто позволяет проводить измерения 25 ральных схем и уменьшения их темпеэлектрических параметров кристаллов ратурного дрейфа за счет увеличения на пластине при температуре +125°С порогового напряжения паразитных и повышенном напряжении питания І22В МОП-транзисторов и уменьшения напря(вместо ±15В) для операционных усижений в структурах интегральных схем, лителей с140 УД7, Кроме т о г о , для 30 перед вскрытием окон для эмиттерных указанных операционных усилителей областей на структуры дополнительно отсутствует дрейф напряжения смещеосаждают пленку фосфорсиликатного ния. стекла толщиной 0 , 5 - 1 , 0 мкм из смеси Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я моносилана, кислорода и фосфина до 35 концентрации фосфорного ангидрида в Способ изготовления структур бистекле 4-12 мас,%. полярных интегральных схем, включаю Редактор Т.Лошкарева Заказ Составитель В,Гришин Техред А.Кравчук Корректор О.Кравцова 1249/ДСП Тираж 433 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4