171264. lajstromszámú szabadalom • Eljárás fém-oxid félvezető (MOS) tranzisztorok előállítására
5 171264 6 rán tüntettük fel, amelyen a szilíciumdioxid 14 réteg egy 14b része továbbra is fedi a nitridált 13 réteg 13b tartományát, amely a félvezető eszköz aktív tartománya fölött helyezkedik el. Ennél a fázisnál a szilícium eszköz inaktív tartományát, azaz a félvezető eszköz azon tartományát, amelyen a MOS tranzisztor source-, drain-és gate-tartományait nem fogjuk kiképezni, ion-implantációs módszerrel szelektív szennyezéssel implantáljuk. Az ion-implantáció lehetővé teszi, hogy a vezetéstípust meghatározó szenynyezések keresztülhatoljanak a 12 gate-oxidon és a félvezető 11 alapnak közvetlenül a 12 gateoxid alatt levő tartományában helyezkedjenek el. Az le ábrán feltüntetett 11a és 11b tartományok így ion-implantált szennyezéseket tartalmaznak. Ha a félvezető alap N—típusú, a szennyeződések koncentrációját úgy választjuk meg, hogy az implantált félvezető anyag N+ típusú vezetéssel rendelkezzen. Ha a szilíciumalapnak P—típusú vezetése van, a szennyezéseket úgy képezzük ki, hogy az ion-implantált tartományban P+ típusú vezetés keletkezzen. Az ion-implantált 11a és 11b tartományok jellegzetes vastagsága 1000 angstrom és ezen tartományok jellegzetes szenynyezéskoncentrációja 10l6 atom/cm 3 . A 10 tárcsát ezt követően magas hőmérsékletű oxidáló környezetbe helyezzük. A környezetben levő oxigén a szilícium 11 alapnak a 12 gateoxid alatti azon részeiben levő szilíciummal egyesül, amelyet a nitrid 13b tartomány nem fed, és így oxidált félvezetőkből képzett vastag 16a és 16b tartományok keletkeznek (ld ábra). A 16a és 16b tartományok jellegzetes vastagsága 1,6 fim. A szilícium félvezető anyag vastagsága az oxidáció során körülbelül 2,2-szeresére növekszik. A 16a és 16b tartományok ennek megfelelően az alattuk levő félvezető 11 alapból körülbelül 0,7 mikron vastagságot foglalnak el, és így 1,6 mikron vastagságú szilíciumdioxid rétegek keletkeznek. A magas hőmérsékleten végzett termikus oxidációs folyamat során a 11a és 11b tartományok N+ típusú vezetése továbbhatol a szilícium félvezető 11 alapba. Ez a behatolás a vezetéstípust meghatározó szennyeződésnek a 11a és 11b tartományokban a szilícium és a szilíciumdioxid közötti különböző diffúziós és elkülönülési tényezője, valamint a magas hőmérsékleten való tartás következtében jön létre. Az oxidált 16a és 16b tartományok ennek megfelelően a 11a és 11b tartományok szennyezésének csak jelentéktelen mennyiségét tartalmazzák. Ha viszont a 11 alap vezetéstípust meghatározó szennyezőként bórt tartalmaz, amely P—típusú, a 16a és 16b tartományok is jelentős mennyiségű bórt tartalmazhatnak. Az oxidációs folyamat során a 10 tárcsa hátoldalán is szilíciumdioxidból álló 16e tartomány keletkezik. A 16f tartományt (ld ábra) a 12 gate-oxid és a szili ciumdioxid 14 réteg létrehozásakor már előzőleg kiképeztük. Az inaktív tartományi oxid vastag 16a és 16b tartományának létrehozását a 13b tartomány nitridrétegének és az ezt fedő szilíciumdioxid 14b résznek az eltávolítása követi. Az így kapott szerkezetet az ld ábrán vázoltuk. Megjegyezzük, hogy az inaktív tartományi oxid 16c és 16d tartományánál az oxidréteg az inaktív tartományi oxid 14 rétegének a vastagságától kiindulva fokozatosan vékonyodik, végül pedig eléri a 12 gate-oxid vastagságát. Ez a keskenyedés teszi lehetővé a source- és drain-tartományoknak az inaktív tartományi oxidot keresztező és a gate-oxid vastagságához fokozatosan keskenyedő kivezetőkkel elvégzett későbbi kontaktálást, mégpedig az ismert módszereknél oly gyakran előforduló és az oxidrétegben bekövetkező kihagyások által létrehozott áramköri szakadások nagy valószínűsége bekövetkezése nélkül. Az ld ábra szerinti szerkezet kiképzése után az eszköz felső felületére polikristályos szilícium 17 réteget képezünk ki (le ábra). A 17 réteget jellegzetesen azt követően képezzük ki, hogy a 12 gate-oxidban már egy 12b nyílást is kiképeztünk. A 17 réteg egy része így érintkezik a 11 alap felületével. A polikristályos szilíciumból képzett 17 réteg vastagsága jellegzetesen 3000 és 3300 angstrom között van. Kívánság szerint azonban egyéb vastagságok is választhatók. A polikristályos szilícium kiválasztási eljárásai már régóta ismertek, és így leírásával részleteiben nem kívánunk foglalkozni. A polikristályos szilícium 17 réteg felső felületét ezután oxidáljuk, és így szilíciumdioxid 18 réteget képezünk ki. Az oxidált polikristályos szilícium 17 rétegnek a 11 alapon vagy abban kialakítandó gate-tartományai fölött, valamint a polikristályos szilíciumból kialakítandó vezető-csatlakozások fölött standard fotokemigráfiai eljárásokkal maszkírozást végzünk. Az oxidréteget ezt követően a fotokémiai anyaggal nem védett területekről eltávolítjuk, majd az exponált polikristályos szilíciumot eltávolítjuk. Az így keletkező szerkezetnél (lf ábra) felül, a 12 gate-oxid felett polikristályos szilícium 17a tartomány helyezkedik el, amelyet felette elhelyezkedő 18a oxidréteg véd. A 17b és a 17c tartományokból a polikristályos szilíciumot már eltávolítottuk. A felső felületén 18d oxidréteget tartalmazó polikristályos szilíciumot tartalmazó 17b tartomány nemcsak az eszköz aktív tartományának egy részét fedi, hanem fedi az inaktív tartomány egy részét is. Ez a polikristályos szilíciumtartomány szennyezés után all alapon konduktív kivezetésként fog szolgálni a 12 gate-oxid 12b nyílása alatt kiképzendő aktív tartomány felé. A szennyezett polikristályos szilícium adott tartományait ezenkívül a fém-kivezetők alatti vezetőkeresztezésekhez is felhasználhatjuk. Ezt követően a 12 gate-oxidnak a polikristályos szilícium 17a és 17b tartományaival nem fedett, és az inaktív tartományi oxid 16a és 16b tartományainak részét nem képező területét eltávolítjuk, hogy a félvezető 11 alap felső részének azokat a tartományait szabaddá tegyük, amelyeken a MOS tranzisztor source- és áramtartományait kell kiképezni. A 12 gate-oxid szelektív eltávolításával egyidejűleg a polikristályos szilícium 17a és 17d tartományok oxidált 18a és 18d tartományait is eltávolítjuk. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 3
