Конденсатор для интегральных микросхем

(51) Н 011 29/94,29192 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНтР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОИ СОБСТВЕННОСТИ(54) КОНДЕНСАТОР ДЛЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ(71) Заявитель Производственное республиканское унитарное предприятие Завод Транзистор (ВУ)(72) Авторы Ануфриев Леонид Петрович Турцевич Аркадий Степанович ШильЦев Владимир Викторович Войтех Сергей Николаевич Дудкин Александр Иванович (ВУ)(73) Патентообладатель Производственное республиканское унитарное предпри ятие Завод Транзистор (ВУ)Конденсатор для интегральных микросхем, содержащий полупроводниковую подложку первого типа проводимости со сформированным сильнолегированным скрытым слоем второго типа проводимости, эпитаксиальным слоем второго типа проводимости и сильнолегированным охранным кольцом первого типа проводимости, образующим карман,сильнолегированную область второго типа проводимости в кармане эпитаксиального слоя, изолирующий слой и слой конденсаторного диэлектрика, контактное окно к сильнолегированной области второго типа проводимости в кармане эпитаксиального слоя, слой легированного поликристаллического кремния, контактирующий слой металла и верхнюю обкладку конденсатора, отличающийся тем, что в полупроводниковой подложке первого типа проводимости сформирован сильнолегированный скрытый слой первого типа проводимости, контактирующий слой металла и верхняя обкладка конденсатора сформированы из алюминия или его сплавов, а слой легированного поликристаллического кремния вь 1 полнен в виде буферного слоя толщиной 0,07-0,35 мкм, нанесенного на слой конденсаторного диэлектрика.Изобретение относится К электронной технике И может быть использовано для создания силовых биполярных интегральных схем. Известен конденсатор для интегральных микросхем 1, содержащий полупроводниковую подложку первого типа проводимости со сформированным диффузионным слоем второго типа проводимости, образующим р-п переход с подложкой, область первого типа проводимости сформированную внутри диффузионной области первого типа проводимости, изолирующий слой с контактными окнами к областям первого и второго типа проводимости и контактирующий слой алюминия или его сплавов. Однако данный конденсатор имеет следующие недостатки емкость такого конденсатора зависит от изменения напряжения приложенного к р-п переходу применение конденсатора на р-п переходах ограничивается эквивалентным последовательным сопротивлением и удельной емкостью а интегральные биполярные силовые микросхемы, изготовленные с его использованием, характеризуются низким выходом годных микросхем,данный конденсатор можно использовать только для ограниченного класса микросхем.Известен конденсатор для интегральных схем 2, содержащий полупроводниковую подложку первого типа проводимости со сформированным слоем второго типа проводимости, образующими р-п переход, сильнолегированной областью второго типа проводимости в низколегированном кармане того же типа проводимости, образующей нижнюю обкладку конденсатора, изолирующий слой с контактным окном к сильнолегированной области второго типа проводимости, слой конденсаторной двуокиси кремния и контактирующий слой алюминия или его сплавов к нижней обкладке конденсатора и верхнюю обкладку из алюминия или его сплавов.Однако и данный конденсатор не лищен недостатков. Из-за того, что отсутствует буферный слой между конденсаторным диэлектриком и алюминием верхней обкладки конденсатора, конденсатор данной конструкции характеризуется низким качеством и вь 1 сокой дефектностью, а интегральные силовые биполярные схемы, изготовленные с его использованием, низким выходом годных микросхем.Наиболее близким техническим рещением к заявляемому является конденсатор для интегральных микросхем 3, содержащий полупроводниковую подложку первого типа проводимости со сформированным скрытым слоем второго типа проводимости и эпитаксиальнь 1 м слоем второго типа проводимости и сильнолегированным охранным кольцом первого типа проводимости, образующим карман, сильнолегированную область второго типа проводимости в кармане эпитаксиального слоя, изолирующий слой и слой конденсаторного диэлектрика, контактное окно к сильнолегированной области второго типа проводимости в кармане эпитаксиального слоя, слой легированного поликристаллического кремния, контактирующий слой металла и верхнюю обкладку конденсатора. Однако и данный конденсатор не лищен недостатков.Данный конденсатор характеризуется низким качеством и высокой дефектностью изза того, что слой легированного поликристаллического кремния покрывает не весь конденсаторный диэлектрик, его толщина не оптимальна, отсутствует сильнолегированный скрытый слой первого типа проводимости, а материал контактирующего слоя металла и верхней обкладки также не оптимален. Интегральные силовые биполярные схемы, изготовленные с его использованием, характеризуются низким выходом годных микросхем.Заявляемое изобретение рещает задачу повыщения качества конденсатора и повь 1 щения выхода годных интегральных микросхем, изготовленных с его использованием.Поставленная задача рещается тем, что в конденсаторе для интегральных микросхем,содержащем полупроводниковую подложку первого типа проводимости со сформированным скрытым слоем второго типа проводимости и сильнолегированным охранным кольцом первого типа проводимости, эпитаксиальным слоем второго типа проводимости, образующим карман, сильнолегированную область второго типа проводимости в кармане эпитаксиального слоя, изолирующий слой и слой конденсаторного диэлектрика, контактное окно к сильнолегированной области второго типа проводимости в кармане эпитакси ВУ 9018 С 1 200741248ального слоя, слой легированного поликристаллического кремния, контактирующий слой металла и верхнюю обкладку конденсатора в полупроводниковой подложке первого типа проводимости дополнительно сформирован сильнолегированный скрытый слой первого типа проводимости, контактирующий слой металла и верхняя обкладка конденсатора сформированы из алюминия или его сплавов, а слой легированного поликристаллического кремния выполнен в виде буферного слоя толщиной 0,07-0,35 мкм, нанесенного на слой конденсаторного диэлектрика.Сопоставительный анализ предполагаемого изобретения с прототипом показал, ЧТО заявляемый конденсатор для интегральных микросхем отличается от известного тем, что в полупроводниковой подложке первого типа проводимости дополнительно сформирован сильнолегированный скрытый слой первого типа проводимости, контактирующий слой металла и верхняя обкладка конденсатора сформированы из алюминия или его сплавов, а слой легированного поликристаллического кремния выполнен в виде буферного слоя толщиной 0,07-0,35 мкм, нанесенного на слой конденсаторного диэлектрика.Решение поставленной задачи обеспечивается следующим образом. Введение второго сильнолегированного скрытого слоя первого типа проводимости обеспечивает гарантированное разделение областей и уменьшение боковых уходов. Введение сплошного буферного слоя легированного поликристаллического кремния (ПК) толщиной 0,07-0,35 мкм под слоем металла позволяет повысить качество и повысить выход годных интегральных силовых биполярных микросхем, изготовленных с его использованием.При этом верхняя обкладка конденсатора формируется двухслойной ПК-алюминий. Причем буферный слой алюминия предотвращает прямой контакт конденсаторного диэлектрика с алюминием или его сплавами верхней обкладки. Зона объемного взаимодействия ПК-А 1 не превышает 0,03-0,05 мкм. Применение поликристаллического кремния,легированного бором, предпочтительнее, так как алюминий и его сплавы образуют стабильный низкоомный контакт к легированному бором поликристаллическому кремнию. Применение буферного слоя легированного кремния обусловливает снижение напряжений в структуре монокремний - конденсаторный диэлектрик - ПК-А 1. Фактически конденсатор имеет поликремневую верхнюю обкладку с алюминиевым контактом, что предпочтительнее. При толщине буферного слоя легированного поликристаллического кремния менее 0,07 мкм повышение качества и снижения дефектности конденсатора не наблюдается из-за неоптимальной толщины подслоя. Кроме того, не наблюдается увеличение вь 1 хода годных биполярных силовых интегральных микросхем, изготовленных с использованием конденсаторов заявленной конструкции.При толщине буферного слоя легированного поликристаллического кремния более 0,35 мкм возрастает высота рельефа без дальнейшего повышения качества конденсаторов,увеличивается размер зерен, поверхностная шероховатость поликристаллического кремния. Кроме того, процент выхода годных биполярных микросхем, изготовленных с использованием конденсаторов заявляемой конструкции, начинает снижаться. Тем самым удается решить задачу повышения качества конденсатора и повышения выхода годных интегральных микросхем, изготовленных с его использованием.Сущность изобретения поясняется на фиг. 1-2, где на фиг. 1 изображена конструкция конденсатора для ИМС по прототипу, а на фиг. 2 изображена заявляемая конструкция для ИМС.Конденсатор для интегральных микросхем по способу-прототипу (фиг. 1) содержит полупроводниковую подложку 1 типа проводимости со сформированным скрытым слоем 2 типа проводимости и эпитаксиальным слоем 3 второго типа проводимости и сильнолегированнь 1 м охранным кольцом 4 первого типа проводимости, образующим карман, сильнолегированную область второго типа проводимости 5 в кармане эпитаксиального слоя,изолирующий слой 6 и слой конденсаторного диэлектрика 7, контактное окно 8 к сильнолегированной области второго типа проводимости в кармане эпитаксиального слоя, слойлегированного поликристаллического кремния 9, контактирующий к нижней обкладке слой металла 10 и верхнюю обкладку конденсатора 11.Заявляемь 1 й конденсатор для интегральных микросхем (фиг. 2) содержит полупроводниковую подложку 1 первого типа проводимости со сформированным скрытым слоем 2 второго типа проводимости и эпитаксиальнь 1 м слоем 3 второго типа проводимости и сильнолегированным охранным кольцом 4 первого типа проводимости, образующим карман, сильнолегированную область второго типа проводимости 5 в кармане эпитаксиального слоя, изолирующий слой 6 и слой конденсаторного диэлектрика 7, контактное окно 8 к сильнолегированной области второго типа проводимости в кармане эпитаксиального слоя, слой легированного поликристаллического кремния 9. В полупроводниковой подложке первого типа проводимости дополнительно сформирован сильнолегированный скрытый слой 12 первого типа проводимости, слой легированного поликристаллического кремния 9 выполнен в виде буферного слоя толщиной 0,07-0,35 мкм нанесенного на слой конденсаторного диэлектрика. Контактирующий слой металла 10 и верхняя обкладка конденсатора 11 сформированы из алюминия или его сплавов.Заявляемая конструкция конденсатора для интегральных микросхем легко впись 1 вается в биполярные микросхемы с МДП конденсаторами. Применение конденсатора для интегральных схем по заявляемому изобретению на изделии КР 1181 ЕН 5 обеспечивает ее устойчивую работу. Работа данного конденсатора ничем не отличается от работы МДП конденсатора.Данный конденсатор для интегральных микросхем может быть изготовлен следующим образом в полупроводниковой кремниевой подложке КДБ 1 О создают пи р скрь 1 тые слои путем ионного легирования 5 Ь и В. Получение необходимых параметров по глубине и концентрации обеспечивается соответствующим высокотемпературными обработками. Затем наращивается эпитаксиальный слой 14,3 КЭФ 3,6.Формирование кармана эпитаксиального слоя проводится диффузией бора из твердого источника. Создание п сильнолегированной области осуществляется одновременно с созданием эмиттерных областей биполярных транзисторов. Изолирующий слой создается при помощи стандартных операций термического окисления одновременно с созданием других элементов интегральных микросхем.Формирование конденсатора проводится после того, как сформированы все остальные активные и пассивные области в интегральной микросхеме и вскрыты контактные окна в изолирующем слое.Формирование слоя конденсаторного диэлектрика осуществляется осаждением нитрида кремния аммонолизом дихлорсилана при пониженном давлении толщиной 220120131. Затем пиролитическим разложением моносилана наносится слой нелегированного поликристаллического кремния (ПКК). Требуемая степень легирования ПКК обеспечивается ионным легированием примесью, например первого типа проводимости - бором. Доза 5015 мкКл/см 2, энергия 20 кэВ, отжиг -850 30 мин в азоте. Необходимая площадь ПККобкладки конденсатора и ее конфигурация задается процессом плазмохимического травления по фоторезистивной маске. Причем травление ПКК и нитрида кремния производится одновременно. Последующее напыление пленки алюминия и его сплавов и формирование в ней с помощью химического травления необходимого рисунка обеспечивает коммутацию элементов схемы, создание необходимой площади и конфигурации верхней алюминиевой обкладки конденсатора и контакта из алюминия и его сплавов к сильнолегированной области второго типа проводимости (в примере - с п эмиттерной областью).Верхняя обкладка сформирована из сплава алюминия с 1 кремния. Емкость конденсатора и пробивное напряжение измеряли на установке Е 7-12 и Л 2-56 соответственно.В таблице представлены сравнительные данные по качеству, дефектности конденсаторов и выходу годных в составе ИМС КР 1181 ЕН 5.