185450. lajstromszámú szabadalom • Eljárás n- és/vagy p-típúsú adalékolt területeket tartalmazó félvezető eszközök, előnyösen MOS vagy bipoláris integrált áramkörök kialakítására
1 185 450 7 A találmány tárgya eljárás n- és/vagy p-íípusú adalékolt területeket tartalmazó félvezető eszközök kialakítására, amely előnyösen alkalmazható nagysebességű MOS integrált áramkörök forrás és nyelő tartományainak kialakítására. Alkalmazása . azonban előnyös minden olyan esetben is, amikor viszonylag vastag (1,5 - 2 pm) környezeti szilíciumdioxidban, vagy más - félvezető eszközökben alkalmazott ~ szigetelő rétegben, egymástól igen pontosan definiált távolságban kell adalékok területeket létrehozni. Mint ismeretes a MOS integrált áramkörök működési sebességét adott geometria mellett — az alapanyag adaiékkoncentrációja határozza meg; ennek csökkenésével a sebesség növekszik. Ezért a sebességnövelés érdekében célszerű nagy fajlagos ellenállású szilíciumszeletből kiindulni. Ebben az esetben azonban megnő a forrás (source) és a nyelő (drain) tartomány közölt az átszúrás veszélye. A MOS integrált áramkörökben az átszúrás! feszültség a lépcsős átmenetek elméletéből jól ismert módon — a fajlagos ellenálláson és az anyagi állandókon kívül az adalékok tartományok, a forrás cs nyelő tartomány közötti távolság négyzetétől függ. A forrás és nyelő tartomány távolsága egyúttal a MOS tranzisztor csatornahosszúsága is, tehát annak viszonylag kis megváltozása az átszúrást feszültség értékében a négyzetes összefüggés miatt jelentős változástjdéz elő. Az átszúrást feszültség mellett a MOS tranzisztor vagy integrált áramkör működéséi korlátozó másik paraméter az a feszültség, amelynek hatására a környezeti oxidréteg alatt az úgynevezett parazita tranzisztort létrehozó inverziós réteg alakul ki. Az ilyen parazita tranzisztor hatására két egymás mellett lévő tranzisztor összeköttetésbe kerülhet, ami az áramkör működését megváltoztatja. Normálisan működő integrált áramkörökben ilyen parazita tranzisztor kialakulása nem engedhető meg még az áramkörben előforduló maximális feszültség mellett sem. A parazita tranzisztor kialakulásának megelőzése érdekében a környezeti oxidréteg vastagságát általában 1,5 —2 pm vastagságúra kell választani. így egyúttal az oxidréteg tetején futó fémrétegnek — vezetéknek — a szilíciumhoz képest mérhető kapacitása is lecsökken Ez általában hasznos, mivel ez a kapacitás lassítja az áramkör működését és Így kívánatos, hogy ez a kapacitás minél kisebb értékű legyen. Az integrált áramkörök előállítása során egyik ismert eljárás szerint általában polírozott szilícium egykristály szeletet alkalmaznak, amelyen termikus oxidációval 1,2- 1,5 pm vastagságú szüíciumdioxid-réteget hoznak létre. A sziliéiumdioxid-rétegen litográfiái utón ablakokat nyitnak és az ablakokon át diffúzióval forrás és nyelő tartományokat alakítanak ki. Ezeknél a forrás és a nyelő tartományok egymás közötti távolsága alkotja a MOS tranzisztor névleges csatomahosszúságát. Az előbbiekben ismertetett félvezető eszközöknél nehézséget okoz és kompromisszumot igényel a környezeti oxidréteg szerepét betöltő termikus sziliciumdioxid-réteg marási profiljának kialakítása, ismeretes, hogy a maszkoló fotoreziszt védelme alatt a szokásos marószerekben történő oxidmarás során a marás izotrop volta következtében minden irányban végbemegy, így az említett ablakméret megnövekszik és a merőleges profil megváltozik. A marás eredményeként az eredeti csatornahosszá* ság szituén lecsökken. A merőleges profil eltorzulása következtében a névleges csatornahosszúság is definiálásán lesz A környezeti oxidrétegként alkalmazott vastag szilíciumdioxíd-réteg másik hátrányos tulajdonsága a kontaktus kialakításakor jelentkezik. A kontaktushoz vezető fémréteg a környezeti oxidréteg tetején fut, ahonnan a kontaktus területek helyén a szilícium egykristály szelet szintjére ereszkedik le. A szokásos eljárásnál ez a sziiieiumdioxid -réteg vastagságának megfelelően közel kerül és kb. 1,5 - 2 pm magasságú lépcsőt jelent. Mivel az említett fémréteg anyagának gőzölése során a fémréteg a szilícium egykristály-szelet felületével párhuzamos, a lépcsők helyén a fémréteg elvékonyodik, gyakran elszakad. Ezek a szakadások az Integrált áramkörök gyakori meghibásodását okozzák. A találmánnyal célunk a fentiekben vázolt valamennyi nehézség egyidejű kiküszöbölése és olyan eljárás kialakítása, amelynél csatornahosszúság szórósa és ezzel együtt az átszúrási feszültség szórása csökkenthető. További cél olyan eljárás kialakítása, amelynél a fémréteg szakadások csökkenthetők és a kihozatal növelhető. A fentiek alapján a találmánnyal megoldandó feladatot n- és/vagy p-típusú adalékok területeket tartalmazó félvezető eszközök, — előnyösen MOS vagy bipoláris integrált áramkör — kialakításában jelölhetjük meg. A találmány aiapja az a felismerés, hogy a feladat egyszerűen megoldható, ha a környezeti oxidréteg kialakítását nem a szokásos módon egyetlen lépésben, hanem két lépésre felosztva végezzük el. Erre a lehetőséget az teremti meg, hogy az adalékolást ionimplantációval végezzük, A találmány szerinti eljárás tehát olyan ismeri eljárás továbbfejlesztése, amely alkalmas n- és/vagy p-típusú adalékok területeket tartalmazó félvezető eszközök, előnyösen MOS vagy bipoláris integrált áramkörök kialakítására a szilícium egykristályszelet termikus oxidációjával. A továbbfejlesztés, vagyis'a találmány abban van, hogy a termikus szilíciumdioxid-réteget az ismert eljárásoknál alkalmazott oxidrétegnéi vékonyabbra, pl. felére vagy harmadára választjuk. Ezt a vékonyabb szilícium-« dioxid-rétegeí szelektí ven eltávolítjuk. Ezután a szilícium egykristály-szeletbe az eltávolított helyeken ismert modor, megfelelő adalékanyagot, pl. bőrt vagy foszfort implantálunk. Ezután az egykristályszeletet megfelelő közegben hőkezeijük. Ezt követően piroütikus vagy más alacsony hőmérsékletű oxid leválasztást végzünk úgy, hogy a vékonyabbra választolt sziliciumdioxid-réteg és a piroütikus vagy az alacsony hőmérsékletű oxidréteg együttes vastagsága éppen a szükséges környezeti oxidréteg vastagságával legyen egyenlő. Végül további ismert műveletek elvégzésével a félvezető eszközt kialakítjuk. A találmány értelmében célszerű, ha a vékonyabb sziliciumdioxid-réteg vastagságát pl. 0,3 —0,5 pm vastagságúra választjuk. 5 10 15 20 25 30 35 4C 45 50 55 60 85 2
