Технология микро- и наноэлектроники
УДК 621.382.049.77.002
ГОЛИШНИКОВ А.А., ДЕМИДОВА Ю.Б.,

ЛУКАНОВ Н.М., САУРОВ А.Н.
ПРОБЛЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ ГЛУБОКИХ
ИЗОЛИРУЮЩИХ ЩЕЛЕЙ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ
СВЧ-ТРАНЗИСТОРОВ
124498, Москва К-498, ГУ НПК ТЦ МИЭТ,
тел. 532-98-89, A.Golishnikov@tcen.ru
В последние годы происходит бурный рост новых технологий
микроэлектроники при производстве интегральных схем радиочастот-
ного и микроволнового диапазона частот для создания сверхминиа-
тюрных высокоэффективных радиосистем. В основу сверхбыстродей-
ствующих систем будущего закладываются микросхемы, реализуемые
как на кремниевых пластинах с локальными или со сплошными скры-
тыми низкоомными слоями и c тонкими эпитаксиальными высокоом-
ными слоями Si , так и при использовании новых пленочных материа-
лов типа SiGe, GaAs и InP на Si.
Оптимальное сочетание параметров таких слоев особенно эф-
фективно при проектировании и изготовлении СВЧ транзисторных
структур (ТС) и СВЧ микросхем на их основе. Использование сплош-
ного скрытого слоя (ССС) с предельно высокой проводимостью воз-
можно в сочетании с тонкими эпитаксиальными пленками (ТЭП) и
ССС до исходной подложки с существенным заходом в нее. В этом
случае достигается значительное увеличение плотности размещения
структурных элементов и уменьшение паразитной емкости Ск перехо-
дов коллектор-база СВЧ ТС, а также эффективно локализуются и изо-
лируются активные структуры и пассивные элементы. Использование
ССС, глубоких изолирующих щелей (ГИЩ) и утолщенных областей
основной изоляции позволяет также существенно повысить эффектив-
ность передачи СВЧ сигнала по межсоединениям за счет использова-
ния низкоомного ССС в качестве второй обкладки полосковой линии
передачи.
В настоящей работе рассмотрены критичные места в техноло-
гии создания глубоких изолирующих щелей при изготовлении СВЧ
транзисторных структур на кремнии с высоким уровнем самосовме-
щения и самоформирования.
При использовании плазменного процесса формирования щеле-
вой структуры глубиной порядка 7 мкм на установке 08ПХО - 100Т -
005 было выявлено несколько проблем, связанных, во - первых, с низ-
кой селективностью (S) РИТ кремния к фоторезистивной маске в стан-
дартном режиме (S = 1,5), при котором получаются канавки глубиной
не более 5 мкм. Во - вторых, необходимо было избавиться от эффекта

123

переотражения ионов от стенок формируемой ГИЩ, приводящего к
неплоскостности дна щелей.
В связи с вышеуказанными трудностями для получения глубо-
ких изолирующих щелей с требуемыми параметрами в качестве маски
была использована комбинация фоторезиста и SiO2 толщиной 2 мкм.
Процесс РИТ кремния проводили в смеси SF6 + CCl4 в две стадии, что
позволило достичь скорости травления Si (vтр.=40 нм/мин), селектив-
ности к маскирующему покрытию S = 3,5 и требуемой глубины ГИЩ
(рис.1а).
Не снимая остатков толстого окисла после РИТ, проводилось
создание временного слоя термического SiO2 (50 - 55) нм, легирова-
ние дна канавок имплантацией ионами B+ и отжиг структур. Затем
стравливались остатки толстого окисла и временного слоя термическо-
го SiO2. После чего вновь формировался слой SiO2 (50 - 250 нм) с по-
следующим осаждением Si3N4 (0,15 нм) и заполнением канавок Si*. На
рис.1б даны микрофотографии щелей различной ширины, заполнен-
ные Si*. В широких щелях (в левой части фото) видны пустоты во
внутренних областях ГИЩ. Узкие щели (в правой части фото) отли-
чаются качественным заполнением. Возникновение пустот связано с
образованием при РИТ "бочкообразного" профиля формируемых ще-
лей и с неправильным выбором режимов осаждения Si* (состав реа-
гентов, рабочее давление, температура осаждения и т.д.). Характерные
пустоты в пленке Si* уменьшаются с уменьшением ширины канавок и
при увеличении толщины пленки Si*. Профиль дна канавок в этих об-
разцах незначительно отличается от плоского и зависит от исходной
ширины щели и режимов РИТ. Для эффективного подавления инвер-
сионного канала, который может возникнуть на донных участках та-
ких ГИЩ, необходимо проводить подлегирование бором с большей
дозой.
а)
б)

Рис. 1 (а, б) - Микрофотографии ГИЩ на этапе их создания путем РИТ
(а) и после заполнения канавок поликремнием (б).
124