химический каталог




ПЛАНАРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

Автор Химическая энциклопедия г.р. И.Л.Кнунянц

ПЛАНАРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ (от англ. planar-плоский), совокупность способов изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем путем формирования их структур только с одной стороны пластины (подложки), вырезанной из монокристалла. ПЛАНАРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯт.-основа микроэлектроники, методы ПЛАНАРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ т. используют также для изготовления др. твердотельных приборов и устройств (например, лазеры).

ПЛАНАРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ т. основывается на создании в приповерхностном слое подложки областей с различные типами проводимости или с разными концентрациями примеси одного вида, в совокупности образующих структуру полупроводникового прибора или интегральной схемы. Преимуществ. распространение в качестве полупроводникового материала для подложек в ПЛАНАРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ т. получил монокристаллич. Si. В ряде случаев используют сапфир, на поверхность которого наращивают гетероэпитак-сиальный слой (см. Эпитаксия)кремния п- или p-типа проводимости толщиной около 1 мкм. Области структур создаются локальным введением в подложку примесей (посредством диффузии из газовой фазы или ионной имплантации), осуществляемым через маску (обычно из пленки SiO2), формируемую при помощи фотолитографии. Последовательно проводя процессы окисления (создание пленки SiO2), фотолитографии (образование маски) и введения примесей, можно получить легир. область любой требуемой конфигурации, а также внутри области с одним типом проводимости (уровнем концентрации примеси) создать др. область с другими типом проводимости. Наличие на одной стороне пластины выходов всех областей позволяет осуществить их коммутацию в соответствии с заданной схемой при помощи пленочных металлич. проводников, формируемых также с помощью методов фотолитографии.

ПЛАНАРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ т. обеспечивает возможность одноврем. изготовления в едином технол. процессе большого числа (до несколько сотен и даже тысяч) идентичных дискретных полупроводниковых приборов или интегральных схем на одной пластине. Групповая обработка обеспечивает хорошую воспроизводимость параметров приборов и высокую производительность при сравнительно низкой стоимости изделий.

Пример изготовления биполярного n-р-n-транзистора методами ПЛАНАРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ т. представлен на рисунке. На подложке из монокристаллич. Si окислением получают маскирующий слой SiO2. В этом слое с помощью фотолитографии формируют окна для введения акцепторной примеси (В), в результате чего образуется базовая область транзистора (p-Si). Затем пластину снова окисляют и во вновь образованной пленке SiO2 повторной фотолитографией создают окна для формирования путем введения донорной примеси (P) эмиттерной области и контакта к коллекторной области (n + -Si). В результате цикла окисление - фотолитография вскрываются контактные окна к областям эмиттера и коллектора. На подготовленную таким образом пластину наносят (напылением вакуумным, пиролизом летучих метал-лоорганическое соединение и др. способами) слой металла (чаще всего Al), из которого посредством фотолитографии формируют контактные площадки для присоединения металлич. выводов к соответствующим областям транзистора.


T. обр., основные особенность ПЛАНАРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ т.-повторяемость однотипных операций; типовой набор операций (окисление, фотолитография и легирование), чередуясь, повторяется несколько раз. Каждая такая последовательность операций (блок) формирует определенную часть структуры: базовую или эмиттерную область, слой разводки и т.д. Изменяя число блоков, можно изготовлять любые приборы-от простых диодов (3 блока) до сложных интегральных схем (8-12 блоков). При этом основные часть операций часто остается неизменной, а меняются только технол. режимы и шаблоны, используемые при фотолитографии.

Подложки (пластины) получают разрезкой монокристаллов Si (или др. материала) на пластины, которые затем шлифуют, подвергают травлению и полируют (см. Полирование), чтобы получить поверхность без наруш. слоя. Обработанные пластины тщательно очищают химический или плазменным (сухим) способом. Для химический очистки применяют смеси сильных окислителей (например, HNO3, H2O2) с кислотами (например, с H2SO4), а также водный раствор NH3. После химический очистки пластины промывают в деионизир. воде и сушат в центрифуге. Отмывка-одна из наиболее часто повторяющихся операций ПЛАНАРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ т., при этом чистота воды имеет решающее значение. Сухая очистка в кислородной плазме применяется в основные для удаления с поверхности пластин оставшегося после фотолитогра фии фоторезиста. Плазменные процессы все шире используются в ПЛАНАРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ т. для очистки, травления, а также осаждения металлов и диэлектриков.

Очищенные пластины с выращенным на них эпитаксиаль-ным слоем Si или без него подвергают термодинамически обработке, включающей окисление, диффузию примесей или ионное легирование, отжиг пластины (в том случае, если примеси вводились ионным легированием), пиролитич. осаждение тонких пленок или их химическое осаждение из газовой фазы, геттерирование. При реализации этих процессов осуществляется формирование активных областей и др. компонентов планарных структур. Вместе с тем термодинамически обработка приводит к возникновению механические напряжений в пластине, вызывает образование дефектов, перераспределение примесей в объеме пластины и в приповерхностном слое. Чтобы уменьшить отрицат. последствия, термодинамически обработку проводят при сравнительно невысоких температурах (ниже 900 0C), а для ускорения процесса применяют различные способы, напр, окисление Si проводят не в сухой, а во влажной среде при повыш. давлении. Для введения примесей все чаще вместо диффузии применяют ионное легирование (ионную имплантацию), которое по сравнению с диффузией обладает рядом преимуществ - универсальностью (возможность вводить практически любые вещества в любую подложку), высокой воспроизводимостью, возможностью управлять профилем распределения примеси и изменять концентрацию вводимых примесей в широких пределах.

Пиролитически или химический осаждением получают слои SiO2 (например, пиролизом SiH4 в присут. O2), Si3N4 (взаимодействие SiH4 или SiCl4 с NH3) и поликристаллич. Si (например, пиролизом SiH4 в восстановит. среде)-наиболее распространенного материала для формирования затворов МОП-транзисторов (металл-оксид-полупроводник), резисторов, эмиттеров биполярных транзисторов, для изоляции компонентов интегральных схем.

По мере развития ПЛАНАРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ т. все большее значение приобретает геттерирование, сущность которого заключается в создании вне активной области структуры так называемой стока, или геттера,-области, где растворимость загрязняющих, быстро диффундирующих, рекомбинационно-активных примесей (Au, Cu, Fe) намного выше, чем в др. областях. В результате возникает градиент концентрации примесей, который обусловливает их диффузию в сторону стока. Чаще всего сток создают на обратной стороне подложки, например диффузией P с высокой концентрацией, механические нарушением поверхности подложки, легированием тяжелыми ионами с целью аморфи-зации Si, рекристаллизацией приповерхностного слоя Si под действием лазерного излучения. Геттерирование обычно проводят в конце технол. цикла или повторяют его неоднократно.

Фотолитография включает следующей стадии: нанесение слоя фоторезиста на пленку SiO2, покрывающую кремниевую пластину; экспонирование слоя фоторезиста через фотошаблон-стеклянную пластину с множеством одинаковых рисунков областей прибора; проявление слоя фоторезиста; получение оксидной маски травлением пленки SiO2 через окна в проявленном фоторезисте; удаление фоторезиста. Используют фотолитографию контактную (фотошаблон контактирует со слоем фоторезиста) и проекционную, осуществляемую либо однократным проецированием фотошаблона с множеством структур на всю поверхность пластины, либо пошаговым экспонированием, при котором на пластину с определенным сдвигом (шагом) многократно проецируют фотошаблон с изображением одной структуры. Кроме фотолитографии используют также рентгеновскую и электронную литографию.

Для создания контактов вначале на поверхности пластины (в маскирующем слое SiO2) формируют контактные окна, через которые затем напыляют металл, при этом образуются контактные площадки на периферии и соединит. дорожки между площадками и окнами; затем металл вжигают в пластины при 400-4500C в атмосфере H2.

По окончании формирования приборных структур пластины разделяют на отдельные кристаллы, разрезая их алмазным диском (наиболее часто) или др. способами. Кристаллы монтируют в корпус или на кристаллодержатель, после чего их контактные площадки соединяют (обычно ультразвуковой сваркой) с внешний выводами на корпусе (кристалло-держателе) тонкими (10-30 мкм) проволочками из Al или Au.

Рассмотренные выше операции составляют основу ПЛАНАРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ т. дискретных полупроводниковых приборов. При создании интегральных схем возникают дополнительной проблемы, связанные с размещением большого числа взаимосвязанных компонентов на одном кристалле с огранич. площадью поверхности. Для изоляции компонентов применяют два основные способа: с помощью p-n-перехода, сформированного между компонентами, или слоя диэлектрика (SiO2); используют комбинацию этих способов.

ПЛАНАРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ т. разработана в 1959 в США. К кон. 80-х гг. она стала основные технол. инструментом в производстве полупроводниковых приборов и интегральных схем.

Литература: Мазель Е.З., Пресс Ф.П., Планарная технология кремниевых приборов, M., 1974; Малышева И. А., Технология производства микроэлектронных устройств, M., 1980; Пичугин И. Г., Таиров Ю.М., Технология полупроводниковых приборов, M., 1984; Технология СБИС, пер. с англ., кн. 1-2, M., 1986; Карбань В. И., Борзаков Ю. И., Обработка монокристаллов в микроэлектронике, M., 1988. Ф. ПЛАНАРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ Пресс.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
вмятины на крыше машины
купить зарядку для гироскутера
мебельные декоративные ручки
тексты о помощи ребенку

Рекомендуемые книги

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.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(23.10.2017)