Патент на изобретение №2321920

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2321920 (13) C1
(51) МПК

H01L21/8232 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 08.11.2010 – может прекратить свое действие

(21), (22) Заявка: 2006120213/28, 08.06.2006

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

08.06.2006

(46) Опубликовано: 10.04.2008

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
RU 2056673 C1, 20.03.1996. SU 1609399 A1, 07.03.1993. JP 58055328 А, 01.04.1983. US 6211077 B1, 03.04.2001. US 5700699 А, 23.12.1997.

Адрес для переписки:

111123, Москва, ш. Энтузиастов, 46/2, ФГУП “НПО “ОРИОН”, патентно-лицензионный отдел

(72) Автор(ы):

Борисов Валерий Константинович (RU),
Климанов Евгений Алексеевич (RU),
Лисейкин Виктор Петрович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Федеральное государственное унитарное предприятие “НПО “ОРИОН” (ФГУП “НПО “ОРИОН”) (RU)

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ КРЕМНИЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ

(57) Реферат:

Изобретение относится к микроэлектронике, используется для изготовления поликристаллических кремниевых затворов полевых транзисторов и межсоединений компонентов в больших интегральных схемах, а также в качестве эмиттеров биполярных транзисторов, резисторов и в качестве материала фотоприемников. Слой кремния наносят посредством магнетронного распыления кремниевой мишени в вакууме. Материал имеет более совершенную аморфную структуру, не содержащую поликристаллических включений. После высокотемпературного легирования фосфором или бором, которое осуществляют при Т=850-900°С, аморфный слой кремния превращается в поликристаллический. Выделение конфигурации конструктивных элементов, например затворов и межсоединений, осуществляют посредством фотолитографии. Предложенный способ изготовления позволяет повысить надежность, безопасность и уровень интеграции МОП СБИС.

Изобретение относится к микроэлектронике, используется для изготовления поликристаллических кремниевых затворов полевых транзисторов и межсоединений компонентов в больших интегральных схемах, а также в качестве эмиттеров биполярных транзисторов, резисторов и в качестве материала фотоприемников.

Известен способ изготовления затвора и разводки кремниевых сверхбольших интегральных схем (СБИС) на основе полевых транзисторов со структурой металл-окисел-полупроводник (МОП) посредством разложения моносилана при пониженном давлении с последующим легированием фосфором или бором и фотолитографическим выделением нужной конфигурации элементов схемы /1/.

Недостатком известного способа является крупнозернистость структуры поликристаллического кремния (поликремния). Размер зерна составляет (0,3-0,4)мкм, что приводит в производстве МОП СБИС к ряду негативных явлений.

1. При последующем легировании поликремния фосфором диффузант скапливается в межзеренных пространствах и не участвует в проводимости, ухудшая тем самым электрические характеристики МОП-транзисторов. Этот эффект усиливается с увеличением размера зерна.

2. При сопоставимости размера зерна с линейным размером поликремниевого элемента схемы ухудшаются эксплуатационные характеристики СБИС и возможны разрывы затвора или разводки.

3. Увеличивается неоднородность рельефа поверхности поликремния, что приводит к возникновению локальной напряженности поля и может вызвать закоротку поликремниевого элемента с верхним уровнем металлизации.

4. Крупнозернистость поликремния препятствует увеличению уровня интеграции СБИС.

Наиболее близким аналогом предложенного изобретения является способ создания поликремниевого затвора и разводки, заключающийся в том, что разложение моносилана осуществляют при пониженной температуре (Т<570°С) /2/ с последующим легированием пленки и выделением элементов методом фотолитографии.

При разложении моносилана при пониженном давлении и температуре растет аморфная кремниевая пленка. В процессе легирования происходит твердофазная рекристаллизация материала и аморфный кремний превращается в поликристаллический, содержащий зерна столбчатого вида с кристаллографической ориентацией /110/ и /100/ /2/. Недостатками данного способа являются:

– невоспроизводимость результатов;

– в 5-10 раз большая длительность процесса;

– несовершенство структуры.

Общим недостатком всех методов-аналогов является использование токсичного и пожароопасного моносилана.

Задачей изобретения является повышение надежности, безопасности и повышение уровня интеграции МОП СБИС.

Технический результат достигается тем, что в способе изготовления конструктивных поликристаллических кремниевых элементов интегральных схем, включающем процесс нанесения слоя кремния, его легирования фосфором или бором и фотолитографического выделения конфигурации элементов, процесс нанесение слоя кремния осуществляют магнетронным распылением кремния в вакууме.

Сущность изобретения заключается в том, что материал конструктивных элементов, например затворов и межсоединений в МОП СБИС, нанесенный посредством магнетронного распыления кремниевой мишени в вакууме, имеет более совершенную аморфную структуру, не содержащую поликристаллических включений. После высокотемпературного легирования фосфором или бором, который осуществляют при температуре 850-900°С, аморфный слой кремния превращается в поликристаллический. Последующее выделение конфигурации конструктивных элементов, например затворов и межсоединений, осуществляют посредством фотолитографии.

Большее структурное совершенство поликремния с размером зерна, в 5-10 раз меньшим, чем у слоев, полученных термическим разложением моносилана, позволяет:

– увеличить уровень интеграции кремниевых СБИС посредством уменьшения размеров затворов и межсоединений;

– повысить надежность и увеличить процент выхода годных СБИС в результате уменьшения количества проколов межслойной изоляции;

– упростить и обезопасить процесс изготовления кремниевых СБИС, исключив применение моносилана.

Литература

1. Т.Сугано, Т.Икома, Е.Такэиси. Введение в микроэлектронику. Москва. «Мир».1988, стр.180-182, 257.

2. Т.Сугано, Т.Икома, Е.Такэиси. Введение в микроэлектронику. Москва. «Мир». 1988, стр.181.

Формула изобретения

Способ изготовления конструктивных поликристаллических кремниевых элементов интегральных схем, включающий процесс нанесения слоя кремния, его легирование фосфором или бором, и фотолитографическое выделение конфигурации элементов, отличающийся тем, что процесс нанесения слоя кремния осуществляют магнетронным распылением кремниевой мишени в вакууме.

Categories: BD_2321000-2321999