|
|
|
Печатные платыОбезжиривание (отмывка) в органических растворителях (толуоле, дихлорэтане, спиртах: этиловом, метиловом и др) применяется для удаления с поверхности пластин жиров животного и растительного происхождения, минеральных масел, смазок, воска, парафина и других органических и механических загрязнений и наиболее часто выполняется погружением, в парах, с помощью ультразвука, струйной обработкой. Обезжиривание погружением (рис 8) выполняют в специальных герметичных установках с двумя-четырьмя сваренными в единый блок ваннами с повышающимся уровнем жидкости. Полупроводниковые пластины в химически инертных кассетах, например из фторопласта, погружают в ванну с наименьшим уровнем и по мере очистки последовательно переносят в ванны с большим уровнем растворителя. В ванну с наивысшим уровнем из перегонного куба поступает чистый растворитель, а из нее избыток растворителя стекает в ванну с меньшим уровнем и т.д. Из ванны с наименьшим уровнем загрязненный растворитель сливается в отстойник, из которого поступает для очистки дисцилляцией в перегонный куб. Процесс обезжиривания интенсифицируют подогревом и перемешиванием растворителя. Ультразвуковое обезжиривание выполняют в специальных ваннах, дно и стенки которых совершают механические колебания с УЗ-частотой (рис 9). В жидкости возникают вихревые акустические потоки с высокими скоростями, которые интенсивно перемешивают жидкость, а также упругие волны (сгустки и разрежения за счет смещения частиц жидкости). В местах разрежения жидкости появляются кавитационные пузырьки. Под действием сил, которые стремятся вернуть смещенные частицы в исходное положение, эти пузырьки после кратковременного существования захлопываются. При интенсивных колебаниях и захлопывании кавитационных пузырьков возникают ударные волны, сообщающие большие ускорения молекулам жидкости, которые с силой ударяются о поверхность обрабатываемых пластин и сбивают с них частицы загрязнений. Благодаря кавитации жидкость способна проникать в глубокие поры, каналы, углубления, которые при обычных методах остаются неочищенными. 3.3 Полировка Обезжиренные пластины подвергаются окончательной обработке – полировке. Чаще всего используется химическая полировка (травление), т.е. по существу растворение поверхностного слоя полупроводника в тех или иных реактивах. Обязательными компонентами таких реактивов являются окислитель (обычно азотная кислота) и растворитель образующегося окисла (обычно плавиковая кислота. Кроме этих компонентов в состав травителей входят ускорители и замедлители реакции. Выступы и трещины на поверхности стравливаются быстрее, чем основной материал, и в целом поверхность выравнивается. Чтобы раствор не застаивался у поверхности травления, применяется динамическое травление, т.е. вращение ванны во время процесса (рис 10) Иногда химическую полировку сочетают с предварительной механической. Для этого тканые или нетканые материалы (сатин, батист, сукно, замшу и др) натягивают на обычный шлифовальный круг и закрепляют хомутиком. Полирование выполняют в несколько этапов, постепенно уменьшая размер зерна и твердость абразива, а на последнем этапе полностью исключают абразивное воздействие на обрабатываемый материал (рис 7). 4 Фотолитография Именно внедрение литографии в полупроводниковое производство в 1957 г. определило дальнейшее развитие элементной базы электроники и позволило перейти от дискретных элементов к интегральным. В производстве современных микросхем литография – самый универсальный технологический процесс. Она позволяет воспроизводимо и с большой точностью выполнять сложные рисунки с размерами элементов до одного и менее микрометра в разнообразных материалах. Литография применяется при изготовлении полупроводниковых и пленочных структур, для получения всевозможных канавок и углублений в полупроводниковых и иных материалах. С ее помощью изготавливают шаблоны – инструменты для проведения самого процесса литографии, получают сквозные отверстия в фольге при изготовлении прецезионных свободных масок, выводных рамок или лент, применяемых для автоматизированной сборки и герметизации интегральных микросхем. Основное назначение литографии при изготовлении структур микросхем – получение на поверхности пластин контактных масок с окнами, соответствующими топологии формируемых технологических слоев, и дальнейшая передача топологии (рисунка) с маски на материал данного слоя. Сущность процесса литографии заключается в следующем. Литография представляет собой сложный технологический процесс, основанный на использовании явлений, происходящих в актинорезистах при актиничном облучении. Актинорезисты, на практике называемые просто резистами, представляют собой материалы, чувствительные к излучению определенной длины волны (к актиничному излучению), и стойкие (резист – сопротивляться) к технологическим воздействиям, применяемым в процессе литографии. Под действием излучения происходящие в резистах процессы необратимо меняют их стойкость к специальным составам – проявителям. Резисты, растворимость которых в проявителе увеличивается после облучения, называются позитивными. Негативные резисты после облучения становятся практически нерастворимыми в проявителе. В зависимости от типа применяемого излучения различают оптическую, рентгеновскую, электронную и ионную литографии. Более подробно мы рассмотрим оптическую литографию или фотолитографию. Фоторезисты представляют собой сложные полимерные композиции, в составе которых имеются фоточувствительные и пленкообразующие компоненты, растворители и специальные добавки. Фотошаблоны являются основными инструментами фотолитографии, с их помощью производится локальное облучение фотослоя в соответствии с топологией микросхемы. Фотошаблон для изготовления структур микросхем – плоскопараллельная пластина (или гибкая пленка) из прозрачного для УФ- излучения материала с нанесенным на ее рабочую поверхность непрозрачным пленочным рисунком, соответствующим топологии одного из слоев структуры микросхемы и многократно повторенным со строго определенным шагом в пределах рабочей области пластины (пленки). Для основы фотошаблонов применяют оптическое боросиликатное стекло или полимерные пленки, которые хорошо обрабатываются и не изменяют свойств под действием излучения. Для выполнения рисунка применяют галоидно-серебряную фотографическую эмульсию (эмульсионные фотошаблоны), металлы (металлизированные фотошаблоны) и полупрозрачные для видимого света оксиды или другие материалы (транспарентные, цветные фотошаблоны). Рис 11 наглядно демонстрирует процесс фотолитографии. На поверхность двуокиси кремния наносится равномерный слой фоторезиста. Сверху на него накладывается фотошаблон. Сквозь него фоторезист засвечивается ультрафиолетовым светом. После этого пластину с фоторезистом проявляют; в процессе проявления засвеченные участки фоторезиста стравливаются и в этих местах обнажается поверхность двуокиси кремния. Оставшийся (незасвеченный) слой фоторезиста подвергают термическому дублению – полимеризации, в результате чего этот слой становится нечувствительным к химическим травителям. Поэтому, когда на следующем этапе пластину подвергают травлению, растворяются лишь обнаженные участки двуокиси кремния, вплоть до поверхности самой пластины, вследствие чего в оксидной маске получается необходимая совокупность «окон», через которые в дальнейшем проводят локальную диффузию или напыление контактов. Далее удаляется задубленный слой фоторезиста и пластина с оксидной маской готова к дальнейшей обработке. 5 Методы получения полупроводниковых слоев и переходов Все рассмотренные ранее этапы технологии производства ИС можно охарактеризовать как предварительные. Действительно, проделав эти действия мы получим лишь заготовку интегральной схемы. Теперь же надо монтировать на ней элементы, которые и будут определять работу готового изделия. Для этого на пластине необходимо создать полупроводниковые слои и переходы. Данные этапы являются предварительными и основными этапами сборки микросхемы. Полупроводниковые структуры интегральных микросхем нельзя изготовить, не применив хотя бы один из трех процессов: эпитаксиальное наращивание полупроводниковых слоев, диффузионное и ионное легирование. Рассмотрим каждый из них. 5.1 Эпитаксия Эпитаксия – процесс наращивания монокристаллических слоев на монокристаллических подложках. Монокристаллические подложки в процессе роста эпитаксиального слоя выполняют ориентирующую роль затравки, на которой происходит кристаллизация. Эпитаксиальные слои можно наращивать в вакууме, из парогазовои и жидкой фазы. В зависимости от состава материалов слоя и подложки различают процессы автоэпитаксии и гетероэпитаксии. Если составы материалов практически одинаковы, например слой кремния на кремниевой пластине, процесс называют автоэпитаксией. Гетероэпитаксия – процесс ориентированного нарастания вещества, отличающегося по химическому составу от вещества подложки. Для осаждения слоев кремния из парогазовой фазы в промышленном производстве используют кремнийсодержащие соединения: тетрахлорид кремния, силан. В соответствии с применяемыми исходными продуктами называют и методы: хлоридный и силановый. Хлоридный метод основан на использовании химического взаимодействия паров тетрахлорида кремния с чистым водородом. [pic] В результате реакции на подложке осаждается чистый кремний, а пары HCl уносятся потоком водорода. Эпитаксиальный слой осажденного кремния монокристалличен и имеет ту же структуру и ориентацию, что и подложка. Если к парам тетрахлорида кремния добавить пары галоидных соединений бора (BBr3) или фосфора (PCl3), то эпитаксиальный слой будет иметь уже не собственную, а примесную проводимость, поскольку в ходе химической реакции в кремний будут внедряться акцепторные атомы бора или донорные атомы фосфора. 5.2 Диффузионное легирование Внедрение примесей в исходную пластину (в эпитаксиальный слой) путем диффузии при высокой температуре является одним из основных способов создания диодных и транзисторных структур в интегральной технологии. Диффузия может быть локальной и общей. В первом случае она осуществляется на определенных участках пластины через специальные маски (рис 12 а, б), во втором – по всей поверхности (рис 10 в). Диффузию можно проводить и однократно и многократно (двойная, тройная диффузия). Например, в исходную пластину n-типа можно во время первой диффузии внедрить акцепторную примесь и получить р-слой, а затем во время второй диффузии внедрить в полученный слой (на меньшую глубину) донорную примесь и тем самым обеспечить трехслойную структуру (рис 10 г). 5.3 Ионное легирование Основной особенностью ионного легирования является возможность воспроизводимого получения заданной концентрации примеси на данной глубине практически на любой площади пластины. Это обусловлено тем, что можно с большой точностью задавать ток ионного луча. Возможно получение неглубоких однородно легированных слоев, а также резких р-n переходов. Распределениями примесей можно легко управлять в широких пределах, изменяя дозу облучения, энергию и угол падения ионов. Ионное легирование осуществляется путем бомбардировки пластины ионами примеси, ускоренными в специальных установках (ускорителях частиц) до значительной энергии. На схеме установки ионного легирования (рис 13) ионы примеси из источника ионов входят в анализатор по массе. Необходимость разделения ионов по массе вызвана тем, что вытягиваемый из источника поток ионов неоднороден по составу; в нем присутствуют ионы различных элементов и соединений и многозарядные ионы. Для разделения ионов по отношению массы к заряду применяют различные сепараторы, которые основаны на взаимодействии движущегося иона с магнитными и электрическими полями или с комбинацией этих полей. В большинстве установок сепараторами являются секторные магнитные системы, в которых происходит Поворот пучка ионов на угол менее 180° (например, 45°, 6О0 или 90°). Ионы с определенным отношением массы к заряду входят в электростатический ускоритель ионов, к электродам которого от отдельного высоковольтного источника подводится напряжение, в отдельных установках до 200 кВ и выше. Ускоренные ионы через щель поступают в фокусирующую систему, а затем в сканирующую систему, которая обеспечивает перемещение сфокусированного пучка ионов по полупроводниковой пластине, расположенной в приемной камере. В установке обеспечивается необходимый высокий вакуум. Получаемый ток пучка ионов в различных установках составляет от десятков микроампер до нескольких миллиампер. Сканирование пучка в одном поперечном направлении механическое, а в другом электростатическое, площадь сечения пучка 1 ( 2 мм2. Число одновременно закладываемых в камеру пластин с диаметром 75 ( 150 мм в разных установках составляет 96 ( 24. Следует заметить, что глубина проникновения ионов, зависящая от их энергии, составляет 0,1 ( 0,5 мкм, т.е. очень мала и недостижима при диффузионном легировании. Это позволяет получать резкие профили (большие градиенты) распределения примеси. Ионное легирование характеризуется универсальностью и гибкостью, позволяет с высокой точностью управлять количеством легирующей примеси (путем регулировки тока пучка ионов) и глубиной внедрения – изменением энергии (напряжения источника). Процесс ионного легирования может осуществляться при низких температурах, вплоть до комнатных, благодаря чему сохраняются исходные электростатические свойства кристаллов. Это большое преимущество метода перед диффузионным легированием. Низкая температура позволяет проводить ионное легирование на любом этапе технологического цикла. Однако недостатком метода (кроме необходимости сканирования пучка) является возникновение обилия радиационных дефектов в облученном полупроводнике, вплоть до образования аморфного слоя. Такие дефекты полностью удается устранить путем кратковременного отжига (в кремнии при 900 ( 1100°С). 6 Технология полупроводниковых биполярных и МДП ИМС Итак, теперь мы подошли вплотную к основным технологическим операциям изготовления интегральных микросхем. Современные интегральный микросхемы (в дальнейшем – ИМС) можно разделить на два класса: полупроводниковые и гибридные. К гибридным относятся ИМС, в которых содержатся отдельные навесные элементы. К полупроводниковым относятся ИМС, все элементы которой выполняются в объеме или на поверхности единой полупроводниковой подложки. В процессе изготовления такой схемы необходимо избирательно формировать транзисторы, диоды, резисторы, конденсаторы и их соединения на одной полупроводниковой пластине – подложке и обеспечивать достаточно хорошую изоляцию, исключающую паразитное взаимодействие между ними. 6.1 Элементы ИМС Технология ИМС предполагает значительное отличие элементной базы от обыкновенной электротехники. На рис 13 представлены основные элементы ИМС. Полупроводниковая ИМС имеет общую подложку из кремния р-типа. На ней выполняются транзисторы (рис 14 а), резисторы (рис 14 б), конденсаторы (рис 14 в) и диоды. Диоды образуют из транзисторных структур, используя различные способы соединений их электродов. Имеется пять способов включения транзистора как диода, отличающихся различной крутизной прямой ветви ВАХ и временем восстановления обратного сопротивления. Наименьшее время переключения имеет диод, одним электродом которого служит эмиттер, а другим – соединенные вместе коллектор и база. Полупроводниковые резисторы изготовляют одновременно с активными элементами. Они обычно выполняются в виде прямоугольного слоя полупроводника при базовой диффузии и называются диффузионными. В таких резисторах используется объемное сопротивление материала, имеющего определенную степень легирования. Диффузионные резисторы могут иметь номинальные значения сопротивлений от нескольких ом до двух десятков килоом. Конденсаторы полупроводниковых ИМС выполняются двух видов. Часто в качестве конденсаторов используют смещенный в обратном направлении р-n переход. Емкость такого конденсатора зависит от величины обратного напряжения, а последовательно с ней всегда оказывается включенным большое объемное сопротивление полупроводникового материала. Таким образом можно изготовить конденсаторы емкостью до сотни пикофарад. Другой разновидностью являются металл-окисел-полупроводниковые конденсаторы, которые образуются областью n+-типа (от эмиттерной диффузии) и металлической пленкой алюминия, разделенными слоем двуокиси кремния. Эти конденсаторы могут иметь емкость до нескольких сотен пикофарад. Рассмотренные элементы полупроводниковых ИМС обладают паразитными компонентами, ограниченным диапазоном номинальных значений и весьма малыми рассеиваемыми мощностями. При разработке топологии ИМС необходимо стремиться к исключению паразитных связей между ее элементами и к обеспечению требуемого теплоотвода. 6.2 Изготовление биполярных ИМС с изоляцией p-n переходами На рис 15 показана структура интегрального n-р-n-транзистора изолированного p-n переходом. В этом транзисторе подложкой является кремний р-типа; на ней созданы эпитаксиальный n-слой и так называемый скрытый n+- cлoй. Изолирующий р-n-переход создается путем диффузии акцепторной примеси на глубину, обеспечивающую соединение образующихся при этой диффузии р- областей с р-подложкой. В этом случае эпитаксиальный n-слой разделяется на отдельные n-области (изолирующие «карманы»), в которых и создаются потом транзисторы. Эти области будут электрически изолированы только в том случае, если образовавшиеся р-n переходы имеют обратное включение. Это достигается, если потенциал подложки n-р-n транзистора будет наименьшим из потенциалов точек структуры. В этом случае обратный ток через р-n переход незначителен и практически исключается связь между n-областями (карманами) соседних транзисторов. Теперь, зная принцип изоляции p-n переходом, и воспользовавшись материалом предыдущих пунктов, можно дать развернутое описание технологии. а) Изготовление биполярных ИМС методом разделительной диффузии насквозь эпитаксиального слоя (рис 16) состоит из двух этапов: изготовления эпитаксиальной структуры со скрытыми n+-областями (а-в) и изготовления биполярной ИМС на этой структуре (г-з). Эпитаксиальные структуры обычно изготавливают в отдельном процессе. Легирующая примесь для скрытых n+-областей должна иметь высокую растворимость в кремнии при малой глубине диффузии. Поверхностная концентрация скрытого слоя не должна быть слишком высокой, так как это увеличивает диффузию в растущий эпитаксиальный слой, а также механические напряжения и плотность дислокаций, вызванные несоответствием атомных радиусов кремния и примеси. В связи с этим для получения скрытого n+-слоя применяют сурьму и мышьяк, которые имеют меньшие, чем фосфор, коэффициенты диффузии. Однако при использовании мышьяка в скрытых слоях наблюдается большое количество дефектов. Поэтому для создания высоковольтных биполярных микросхем скрытые слои легируют преимущественно сурьмой. Эпитаксиальный n-слой выращивают обычно хлоридным методом. Толщина слоя 3 ( 25 мкм в зависимости от назначения ИМС. По рассмотренной технологии изготавливают ИМС первой и второй степени интеграции. Возможности процесса для получения более высоких степеней интеграции ограничены из-за ряда недостатков ИМС: наличия больших токов утечки, большой площади изолирующего р-n перехода, а значит и емкости паразитной связи, низкой радиационной стойкости. б) Изготовление биполярных ИМС методом коллекторной изолирующей диффузии (КИД) – изолированные карманы и одновременно коллекторные n+n++-области формируются в процессе диффузии донорной примеси сквозь тонкий (1 ( 2 мкм) эпитаксиальный p-слой (рис 17). Для изолирующей диффузии необходимы окна в SiO2-маске (на рисунке не указаны), перекрывающие скрытые n+-области. После диффузии получаются изолированные n+p-карманы. Базовая p+-диффузия проводится без SiO2-маски, что исключает фотолитографию и упрощает технологический процесс. В КИД-технологии число фотолитографий уменьшается по сравнению с предыдущим процессом. Область коллектора сильно легирована, поэтому нет необходимости для повышения быстродействия ИМС проводить дополнительную диффузию золота или другой понижающей время жизни неосновных носителей тока примеси. Однако в эпитаксиальной базе дрейф носителей от эмиттера к коллектору уменьшен, что понижает быстродействие ИМС. Кроме этого тонкий эпитаксиальный слой ограничивает пробивное напряжение коллектор-база из-за распространения объемного заряда в базовую область. 6.3 Изготовление биполярных ИМС с диэлектрической изоляцией Диэлектрическая изоляция обеспечивает лучшие параметры ИМС. а) Изоляция пленкой диэлектрика с использованием поликристаллического кремния реализуется в эпик-процессе. Исходной заготовкой является однослойная nn+-структура (рис 18). После локального травления на глубину около 15 мкм и удаления SiO2-маски термически выращивают или осаждают из паро-газовой фазы пленку диоксида кремния толщиной 1 ( 2 мкм. Поверх нее осаждают слой высокоомного поликремния толщиной 175 ( 200 мкм. Для получения изолированных n+n-карманов лишнюю часть кремния сошлифовывают. Полученная при этом подложка структуры ИМС, как и при изоляции p-n- переходом, проводящая, хотя и имеет более высокое удельное сопротивление. Для улучшения изоляции слой SiO2 иногда заменяют слоем Si3N4, двойными слоями SiO2–Si3N4 или SiO2–SiC. Таким образом, получение кремниевых карманов в поликристаллическом кремнии выполняется по меза-эпитаксиальной технологии. Элементы ИМС в этих карманах далее формируются по планарной технологии. В целом процесс можно охарактеризовать как меза-эпитаксиально-планарный. Наряду с приведенным маршрутом имеются его модификации. Например получение комплементарных биполярных ИМС, в составе которых имеются p-n-p и n-p-n транзисторы (рис 19). Эпик-процессы относительно сложны и трудоемки. Основная сложность заключается в необходимости прецизионной механической обработки. К недостатку метода также относится относительно небольшая степень интеграции. ИМС. Эпик-процессы относительно сложны и трудоемки. Основная сложность заключается в необходимости прецизионной механической обработки. К недостатку метода также относится относительно небольшая степень интеграции. ИМС. б) Необходимо отметить, что эпик-технология требует прецезионной механической обработки, которая затруднена из-за наличия прогиба подложки в результате различия коэффициентов температурного линейного расширения монокристаллического и поликристаллического кремния и оксида кремния. Различие микротвердости этих материалов приводит к наличию ступенек на поверхности, что затрудняет получение качественной металлизации. С целью устранения отмеченных недостатков разработаны технологические процессы, в которых вместо поликристаллического кремния для изолирующих областей и основания кристаллов используют стекло, ситалл или керамику, т.е. проводят изоляцию диэлектрическим материалом. Такие процессы имеют общее название «кремний в диэлектрике» (КВД). У них много общего с обычным эпик процессом. Отличие состоит в том, что сначала формируют элементы ИМС (рис 20,а), а затем пластину с элементами со стороны выводов подвергают локальному травлению – создают мезаобласти (рис 20,б). После этого пластину со стороны мезаобластей прикрепляют к вспомогательной пластине (рис 20,в), а ее обратную сторону подвергают шлифованию (рис 20,г) с последующим нанесением изолирующего диэлектрика (рис 20,д). Завершают процесс удалением вспомогательной пластины (рис 20,е) и металлизацией. Диэлектрическая изоляция по сравнению с p-n изоляцией технологически сложнее; площадь, занимаемая элементами, больше. Но, благодаря лучшим электрическим свойствам, она постоянно совершенствуется и широко применяется в производстве биполярных ИМС. 6.4 Изготовление биполярных ИМС с комбинированной изоляцией В основу изготовления полупроводниковых биполярных ИМС с комбинированной изоляцией положены процессы, обеспечивающие формирование элементов с изоляцией p-n переходами их горизонтальных участков и диэлектриком – вертикальных боковых областей. а) Изопланарные процессы основаны на использовании кремниевых пластин с тонким (2 ( 3 мкм) эпитаксиальным слоем, селективного термического окисления кремния на всю глубину эпитаксиального слоя вместо разделительной диффузии, проводимой в обычном планарно-эпитаксиальном процессе. Реализация такого процесса достигается использованием при маскировании на первых стадиях формирования структуры ИМС специфический свойств нитрида кремния Si3N4. Нитрид кремния препятствует превращению кремния в SiO2 в местах, где Si3N4 служит в качестве защитного слоя. Кроме того, нитрид кремния легко удаляется травителем на основе фосфорной кислоты, который не воздействует на оксид. Изопланарная технология позволяет создавать тонкие базовые области и небольшие коллекторные области с оксидными боковыми стенками и тем самым обеспечивает получение транзисторных структур малых размеров и высокого быстродействия. Имеются две разновидности изопланарной технологии: «Изопланар I» и «Изопланар II». При изготовлении ИМС по процессу «Изопланар I» в качестве исходной используют кремниевую пластину p-типа с эпитаксиальным n-слоем и скрытым n+- слоем. Начинают процесс с наращивания на поверхности пластины слоя нитрида кремния., в котором с помощью фотолитографии формируют окна под изолирующие области. Затем производят травление кремния на глубину, превышающую половину толщины эпитаксиального слоя, после чего окислением вытравленные канавки заполняют оксидом кремния. После удаления слоя нитрида при маскировании оксидом кремния в локализованных островках кремния («карманах») формируют транзисторные структуры и осуществляют металлизацию. Процесс «Изопланар II» позволяет получать структуры с эмиттерными областями, выходящими боковой стороной на слой изоляции. Приконтактные n+- области коллекторов расположены в самостоятельных карманах, соединенных с эмиттер-базовыми карманами, скрытыми n+-областями. Этот процесс предъявляет менее жесткие требования к точности совмещения слоев, так как окно смещается в диоксид, диффузия эмиттерной примеси в который не происходит. Базовую диффузию можно проводить по всей площади карманов, что также упрощает процесс. Изопланарная технология совмещает преимущества планарной и меза-технологии, она позволяет избежать неоднородности электрического поля на периферии планарного p- n перехода, снизить паразитные емкости между активными областями структуры, повысить качество изоляции и степень интеграции ИМС. Процессы «Изопланар I» и «Изопланар II» иллюстрируют рис 21 и рис 22 соответственно. 6.5 Изготовление толстооксидных p-МОП-ИМС и n-МОП-ИМС Рассмотрим наиболее простые типовые процессы изготовления ИМС с металлическими затворами и толстой пленкой оксида между металлизацией и пластиной кремния. Это уменьшает паразитные емкости, а также дает некоторые другие преимущества перед ранее применяемой тонкооксидной технологией. ----------------------- 1 2 3 4 5 6 Рис 1. Схема выращивания монокристалла (метод Чорхальского). 1 – затравка; 2 – обмотка электропечи; 3 – инертный газ; 4 – вытягиваемый монокристалл; 5 – тигель; 6 – расплав полупроводника; 1 4 3 2 5 Рис 2. Схема зонной плавки. 1 – расплав; 2 – держатель; 3 – поликристалл; 4 – нагреватель; 5 – монокристалл; 4 1 2 3 5 6 7 8 Рис 3. Схема резки стальными полотнами. 1 – обойма; 2 – стальное полотно; 3 – сопло подачи суспензии; 4 – разрезаемая пластина; 5 – прокладка; 6 – столик; 7 – рычаг; 8 – груз. 1 2 3 4 5 6 Рис 4. Схема резки диском с внешней алмазосодержащей режущей кромкой. 1 – сопло подачи СОЖ; 2 – режущая кромка диска; 3 – основа диска; 4 – разрезаемая пластина; 5 – клеящий материал; 6 – оправка для закрепления. 1 2 3 4 5 Рис 5. Схема процесса резки диском с внутренней алмазосодержащей режущей кромкой. 1 – сопло подачи СОЖ; 2 – слиток; 3 – основа диска; 4 – опревка для закрепления слитка; 5 – режущая кромка диска. 1 2 3 Рис 6. Резка пластин ультразвуком. 1 – абразив; 2 – инструмент; 3 – разрезаемая пластина; 1 Рис 7. Схема процесса двустороннего шлифования и полирования пластин. 1 – верхний шлифовальник; 2 – отверстие для поступления абразивной суспензии в зону обработки; 3 – дозатор подачи суспензии; 4 – прослойка абразивной суспензии; 5 – зубчатое кольцо-сепаратор; 6 – периферийное зубчатое колесо; 7 – нижний шлифовальник; 8 – центральная шестерня; 9 –пластина кремния. 2 3 4 5 6 7 8 9 5 4 Вода 2 3 1 в) 6 4 5 Рис 8. Схема процесса обезжиривания пластин погружением в органический растворитель. 1 – отстойник; 2 – блок герметичных ванн; 3 – охлаждающий змеевик; 4 – перегонный куб; 5 – нагреватели; 6 – кассета с пластинами. 1 Рис 9. Схема процесса ультразвуковой очистки в протоке. 1 – ванна; 2 – кассета с пластинами; 3 – конденсатор; 4 – ультразвуковой генератор; 5 – магнитострикционный излучатель. 2 3 4 5 11 Рис 10. Схема химико-динамической полировки. 1 – двигатель; 2 – фторопластовый стакан; 3 – вытяжка; 4 – травитель; 5 – обрабатываемая пластина; 6 – кронштейн. 2 3 4 5 6 б) а) Травитель Свет Si 3 2 1 Рис 11. Основные этапы фотолитографии по кремнию. а) – процесс засветки фоторезиста (2) через фотошаблон (1); б) – травление оксидной пленки (3) через «окно» в проявленном и задубленном фоторезисте; в) – пластина после удаления фоторезиста. n а) б) в) г) р р+ р р n n+ n n Рис 12. Примеры использования процесса диффузии примесей. а) – локальная диффузия в пластину; б) – локальная диффузия в эпитаксиальный слой; в) – общая диффузия на одной из поверхностей пластин; г) – двойная диффузия: общая (р-слой) и локальная (n-слой). Рис 13. Схема ионного легирования. 1 – источник ионов; 2 – анализатор по массе; 3 – электростатический ускоритель ионов; 4 – щель; 5 – фокусирующая система; 6 – сканирующая система; 7 – приемная камера; 8 – полупроводниковая пластина; 9 – высоковольтный источник. 7 6 5 4 3 9 8 2 1 Рис 14. Элементы ИМС. – р область а) – n-p-n транзистор; – n область б) – резистор; в) – конденсатор; – р+ область – SiO2 – n+ область в) а) б) С R С Б С R К Э [pic] Э Б К 5 6 2 1 3 4 Si Si Si Si Si Si Si Si n n n [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] 3…25 мкм Рис 16 Схема изготовления эпитаксиально-планарной биполярной ИМС с помощбю разделительной диффузии. а) – термическое оксидирование и первая фотолитография; б) – локальная диффузия; в) – эпитаксия; г) – термическое оксидирование и вторая фотолитография; д) – разделительная диффузия; е) – формирование базовых областей; ж) – формирование эмиттерных и приконтактных областей коллекторов; з) – формирование металлизации. з) в) ж) Рис 18 Схема изготовления изолированных карманов биполярной ИМС с применением поликристаллического кремния (эпик-процесс). а) – эпитаксия; б) – термическое оксидирование и фотолитография; в) – локальное травление; г) – удаление SiO2 –маск, осаждение SiO2 –пленки; д) – выращивание поликристаллического кремния; е) – шлифовка со стороны исходной пластины. е) б) д) а) в) б) ( Рис 17 Схема изготовления биполярной ИМС с помощью коллекторной изолирующей диффузии. а) – исходная эпитаксиальная структура; б) – коллекторная изолирующая диффузия; в) – базовая p+ -диффузия; г) – формирование эмиттеров и металлизации. а) г) [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] з) г) [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] ( Рис 19 Схема изготовления комплементарных биполярных ИМС с применением поликристаллического кремния. а) – локальная диффузия; б) – локальное травление; в) – выращивание SiO2 и поликристаллического кремния; г) – шлифовка со стороны исходной пластины. [pic] Рис 21 Структура "Изопланар II". [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] ( Рис 20 Схема процесса "Изопланар I" изготовления биполярных схем ИМС с комбинированной изоляцией. а) – осаждение пленки нитрида кремния; б) – фотолитография и локальное травление; в) – локальное термическое оксидирование; г) – удаление маски и формирование элементов; [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] ( Рис 20 Изготовление биполярных ИМС с изоляцией стеклом, ситаллом или керамикой. а) – формирование элементов; б) – получение мезаобластей; в) – наклейка вспомогательной пластины; г) – шлифовка; д) – запрессовка элементов в стекло, ситалл или керамику; е)удаление вспомогательной пластины. [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] [pic] Страницы: 1, 2 |
|
|||||||||||||||||||||||||||||
 |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||
Рефераты бесплатно, реферат бесплатно, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, сочинения, курсовые, дипломы, научные работы и многое другое. |
||
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна. |
||
