![]() |
|
|
Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхемСтруктуры а—в на рис. 16.6 основаны на транзисторном переходе эмиттер — база и имеют низкие обратные напряжения. Структуры г и д основаны на переходе коллектор — база и обладают средними по значению обратными напряжениями. При использовании транзисторных структур с зашунтированным коллекторным переходом получают наименьшее время рассасывания накопленных носителей заряда, сравнимое с временем рассасывания быстродействующих дискретных диодов, используемых в ЭВМ. У таких диодов прямое падение напряжения меньше, чем у транзисторных структур с разомкнутым коллектором. Поэтому если допустимо низкое значение напряжения пробоя перехода, то в качестве диодов используют транзисторы с зашунтированными переходами коллектор — база. Широкое применение в микросхемах находят диоды Шотки вследствие их высокого быстродействия, малых размеров, а также электрической, топологической и технологической совместимости с большинством типов ИМС. В основном диоды Шотки применяют для ограничения насыщения биполярных транзисторов. При незначительном увеличении площади, занимаемой транзистором на кристалле ИМС, удается сформировать диод Шотки, включенный параллельно переходу коллектор — база, что позволяет повысить ¦быстродействие схем насыщенного типа. Весьма эффективно применение диодов Шотки в схемах инжекционной логики, так как они способствуют повышению быстродействия и функциональной гибкости. Изоляция элементов в ИМС. Для создания изолированных областей в полупроводниковых микросхемах используют обратносме-щенные р-я-переходы, покрытия из диэлектрика, комбинацию об-ратносмещенных переходов с диэлектриком и изоляцию воздушными промежутками. Изоляция обратносмещенными переходами основана на диффузии и была рассмотрена в гл. 9. Серьезным ее недостатком является наличие тока утечки и емкости перехода, а также коммутация схемы таким образом, что изолирующие р-я-переходы всегда находятся под обратным смещением. Благодаря значительному снижению удельной емкости, высокому пробивному напряжению диэлектрическая изоляция обеспечивает широкие возможности при изготовлении ИМС. Изоляция диэлектриком состоит в том, что между областями полупроводникового материала размещают диэлектрический слой. Наиболее распространенным способом изоляции является эпик-процесс. Исходной структурой для него служит пластина кремния «-типа, на которой выращен эпитаксиальный п+-слой. Эпитаксиальный слой оксидируют и в диоксиде кремния с помощью фотолитографии вскрывают окна нужной конфигурации. В окнах кремний вытравливают химическим методом на глубину 20—30 мкм при ширине разделительной канавки 50—80 мкм. На поверхности эпитаксиального слоя и вытравленных канавок путем термического либо пиролитического оксидирования создают слой Si02 толщиной около 1 мкм. Затем на всю поверхность пла-354 стины наращивают поликристаллический кремний. Толщина era составляет 200—250 мкм, поэтому все канавки полностью зарастают. На прецизионном полировальном станке часть поликремния сошлифовывают, обеспечивая плоскопараллельность пластины. Пластину переворачивают и шлифуют монокристаллическую подложку до тех пор, пока не обнажатся канавки, заполненные поликремнием. Поверхность тщательно полируют и окисляют. Теперь подложкой структуры, по существу, является поликремний. В нега вкраплены отдельные участки монокристаллического кремния,, изолированные друг от друга пленкой Si02 и поликремнием. Метод позитивной изоляции, названный по типу применяемого фотошаблона, позволяет получать «-слой с точно заданной толщиной и высокой однородностью. Исходной структурой служит я+-подложка с пленкой диоксида. На нее наращивают поликремний и доводят толщину «+-подложки до 8—10 мкм. На этот слой наращивают эпитаксиальный кремний л-типа заданной толщины и сопротивления. Кремний оксидируют и вытравливают разделительные канавки до поликремния. Стенки канавок оксидируют, после чего всю поверхность структур покрывают поликремнием, который заполняет канавки на всю глубину. Излишки поликремния сошлифовывают до обнажения поверхностного оксида. Диоксид растворяют и на структуре проводят планарный процесс для создания микросхемы. Метод повторного нанесения поликремния сочетает приемы эпик-процесса и позитивного метода с двукратным нанесением поликремния. Окисленную эпитаксиальную л-я+-структуру покрывают поликремнием. Подложку сошлифовывают на большую глубину, чтобы я+-область была одного порядка толщины с л-областью. После оксидирования селективным травлением создают канавки до поверхности раздела между кристаллом и поликремнием. Канавки оксидируют и наносят на эту сторону пластины второй слой поликремния большой толщины. Первый слой поликремния удаляют, создавая структуры, аналогичные структурам, полученным позитивным методом. Рассмотренные методы включают прецизионную механическую обработку, которая осложняется из-за прогиба подложки в результате различия ТКР кремния и поликремния, а также разных значений микротвердости этих материалов и диоксида кремния. Поэтому возникли комбинированные методы, в частности изопланарный, Изопланарный метод основан на применении в качестве изоляции термически выращенного диоксида кремния. После формирования в пластине скрытых коллекторных областей п+-типа на всей поверхности пластины выращивают тонкий эпитаксиальный ?-слой. На нем формируют маску из нитрида кремния и производят длительное термическое оксидирование кремния для образования изолирующих областей на тех участках, где в нитриде кремния были вскрыты окна. Затем нитрид удаляют, наносят пленку Si02 и формируют элементы микросхемы (рис. 16.7, а). Для повышения плотности размещения элементов используют полипланарный ме- 355 год изоляции, основанный на вертикальном анизотропном травлении в плоскости (100). Травление в этой плоскости происходит в 30 раз быстрее, чем в плоскости (111). Полученные таким образом V-образные канавки экономят площадь, необходимую для изоляции элементов (рис. 16.7,6). Дальнейшая обработка состоит в заполнении канавок поликремнием и изготовлении разводки. Несмотря на достоинства методов диэлектрической изоляции, всегда имеется опасность повреждения пленки диэлектрика и возникновения паразитной связи через слой поликремния. С этой точки зрения методы воздушной изоляции являются почти идеальными. Они основаны на вытравливании отдельных островков кремния, которые соединяются друг с другом с помощью коммутирующей металлизации. Изоляция воздушным промежутком применяется в технологии балочных выводов, декаль-методе и технологии структур «кремний на сапфире» (КНС-технологии). Технология балочных выводов применяется в основном для схем малой степени интеграции. Она достаточно сложна и не обеспечивает высокой плотности размещения элементов, не позволяет проводить сложную коммутацию. Декаль-метод (от слова декалькомания — нанесение переводной картинки) состоит в напайке планарной стороны кремниевой пластины с полностью сформированной микросхемой на стеклянную подложку, удаления обратной стороны пластины до толщины 20— 30 мкм и химическом вытравливании воздушных промежутков вокруг каждого элемента вплоть до стеклянной подложки. Недостатками этого метода являются малая плотность упаковки, плохой теп-лоотвод и необходимость тщательного согласования ТКР кремния и стекла. Изоляция в КНС-технологии рассмотрена в § 16.4. § 16.4. Изготовление элементов МДП ИМС Уникальными свойствами микросхем на МДП-транзисторах являются высокое (около 1015 Ом) входное сопротивление для сигнала любой полярности, простота технологии и обусловленный этим более высокий процент выхода годных изделий, меньшая стоимость, самоизоляция МДП-транзисторов от подложки, облегчающая построение ИМС, простота построения логических схем и возможность создания схем, содержащих одни МДП-транзисторы, малые геометрические размеры транзисторов по сравнению с би- Рис 16.7. Комбинированные методы изоляции: а — изопланарная; б — полипланарная 356 полярными, что обусловливает более высокую плотность размещения элементов, а также электрическая совместимость МДП ИМС с биполярными схемами различных типов. МОП ИМС с каналами р- и ?-типов. Технология изготовления МОП-транзисторов с каналом р-типа была первой освоена в промышленном производстве и заложена в большинстве серийно выпускаемых ИМС. Пластину кремния с электропроводностью п-типа, удельным сопротивлением 4—8 Ом-см и ориентацией (111) подвергают термическому оксидированию. Выращивают толстый диоксид (около 0,5 мкм), в котором вскрывают окна и ведут диффузию бора на глубину 2—3 мкм для создания р+-областей стока и истока. При диффузии над р+-областями нарастает оксид толщиной 0,2—0,3 мкм. В нем вскрывают окна и пластину подвергают оксидированию в тщательно осушенном и очищенном кислороде для создания подзатворного оксида. Этот процесс является наиболее ответственной операцией, так как качество и свойства подзатворного диоксида определяют параметры и стабильность МДП-транзистора. Толщина диоксида составляет 0,05—0,1 мкм. Электроды затвора, стока и истока формируют с помощью алюминиевой металлизации. Эта стандартная технология позволяет получать МОП-транзисторы с индуцированным каналом р-типа, работающие в режиме обогащения, со следующими типовыми параметрами: минимальная эффективная длина канала 5—7 мкм, плотность поверхностных зарядов 4· 10й см~2, пороговое напряжение —(4±0,5) В. Недостатком стандартной технологии является наличие значительного (порядка 5 мкм) перекрытия электродом затвора областей стока и истока, вызывающее увеличение паразитных емкостей затвор — сток и затвор — исток и снижение быстродействия схемы. Это перекрытие обусловлено запасами на разбросы и ошибками совмещения в процессе трех фотолитографий. Использование МДП-тран-зисторов с каналами м-типа, работающих в режиме обеднения, привело к повышению быстродействия ИМС, так как подвижность электронов в поверхностных инверсионных слоях в 2—3 раза выше подвижности дырок. Выпускаемые в последние годы микросхемы включают преимущественно транзисторы с каналами «-типа. Это обеспечивает совместимость с биполярными |
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 |
Скачать книгу "Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем" (3.82Mb) |
[каталог] [статьи] [доска объявлений] [прайс-листы] [форум] [обратная связь] |
|
Введение в химию окружающей среды. Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей
среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги
заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в
разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности.
Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и
атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на
химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах.
Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии
университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга
читателей.
Химия и технология редких и рассеянных элементов. Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов
химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии
лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во
второй
части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана,
лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В
третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия,
тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание
уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В
технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика
рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов
производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие
составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по
1972 год включительно.
|
|