К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 155
Текст из файла (страница 155)
5.2.29. Осааавме завам 4юрмвревеввв взавмша вмлмь-мамшюа 1- стсхво Однако изоляция с помощью обратно- смещенных р-л-переходов имеет ряд существенных недостатков: большие токи утечки, емкости, малое быстродействие и т.д. Наиболее проспам способом изоляции воздушными промежутками является создание структуры кремний на сапфире (КНС) (рис. 5.2.28).
Неоднородносп и дефектность гетероэпитаксиальной пленки кремния мешает широкому раопространению структур КНС. Более сложным является декавь-метод. Изоляция элементов здесь проиоходнт после их реализации в объеме полупроводника. Сущность этого метода заключается в присоединении лицевой стороной кремниевой подложки к диэлектрической пластине, шлифования кремния до достижения толщины около 20 мкм и последующем разделении мнхросгрувзур сквозным травлением полупроводника (рис.
5.2.29). Од- повременно с изолвцией в этом технологическом процессе осугцесталяется и бескорпусная герметизация элементов. Недостатками этого метода являются сложносп литографии из-за большой глубины рельефа и воздействие высоких температур при присоединении стеклянной пластины к подложке на уже созданные микрострукгуры. Наилучшую электрическую развязку структур обеспечивает изоляция диэлектрическими материалами, но при этом технслогичеокий маршрут условпгяегсл. Изоляция может осуществляться, как тонкой пленкой диэлектрика (эпик-процесс), так и обьемными диэлектрическими материалами.
Сущность эвмкпроцесса (Ер!ШхЫ Рвшпаюб 1птсразаб Слсшзл) заключается в замене р-л-перехода тонкой диэлектрической пленкой, подложка же остается полупроводниковой (рнс. 5.2.30). ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАРШРУТЫ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУР 495 ю, Ряе. 5.2.39. Оевоавме этавы фермвреваввя юеамюв метеяем эюв-ярммееа: 1- полвкреммвй При изоляции объемными диэлектриками наибольший интерес представляют метод торвчего прессования и ДИАК-метод (диэлектрическая изоляция активных компонентов). Методом шрячего пре сования (рис.
5.2.31) создание изолированных диэлектриком карманов может быль осуществлено как до, так и после создания микроструктур. В ДИАК-методе изоляция выполняется до изготовления мщсроструктур ИС (рис.5.2.32). Островки полупроводника, в которых создаюшя элементы, потру.кены в стехлокерамику (см. Рис. 5.2.31) или снталл (см. рис. 5.2.32).
Серьезной проблемой при реализации этих методов является создание диэлектрических материалов, температурный коэффициент линейного расширения которых приблизительно такой, как у полупроводника, что дает возможность уменьшить механические напряжения и прогиб подложек, а это снижает потрешности мнкролнтотрафии.
Изоляция элементов ИС выполняется и комбинированными методами, где сочетаются смещенные в обратном направлении р-л-переходы и диэлектрические материалы. Изопланарная технолопш по существУ представляет модернизацию эпитаксиалънопланарной технологии, в которой разделительная диффузия заменена сквозным окислением эпитазссиаяьнош слоя (рис. 5.2.33). В полипланарной технолотин устранен основной недостаток изопланара — длительность окисления. Осуществляется это анизотропным сквозным травлением т'-образных канавок, их окислением и заполнением полнкристаллическим кремнием (рис. 5.2.34). Простота конструкции ИС на МДП- транзисторах позволяет значительно уменьпппь число операций при создании соответствующих микроструктур (рис.
5.2.35) и тем .самым снизить сложность технологичеокош маршрута (рис. 5.2.36). Одной из серьезных технологичеоких проблем при создании МДП- транзисторов является совмещение каналов с затворами. Диффузионно-ионная технолопи позволяет обеспечить изготовление МДП- транзистора с самосовмещенным затвором (рис. 5.2.37). Длина затвора при создании областей стока и истока формируется меньше длины канала; затем осуществляется ионное легирование той же примесью, которая создала области истока и стока, маской при этом служит уже созданный затвор и слой оксида кремния на остальной поверхности кристалла.
Более сложнмм является технологичеокий маршрут изготовления комплементарных микросхем (КМДП ИС), здесь число литотрафий доходит до шести (рис. 5.2.38). Технологические процессы изготовления гибриднопленочных, и особенно полупроводниковых, ИС отличаются большей сложностью и многооперационностью. Поэтому нх изготовление иногда реализуется в несколъкнх производственных структурах. Такие возможности, например, представляет технология полузаказных ИС, которая предусматривает ращеление технологического процесса на два этапа. На первом этапе изготовляют базовые матричные кристаллы (БМК), которые представляют собой сочетание матриц транзисторов, соединительных проводников и контактных площадок. На втором этапе — разрабатывают тополоппо коммутации и реализуют ее на БМК.
495 Глмы 5.2. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУР 5 Оэ Рас. 5.2.32. Основные агапы йермврооавва аэоллина ДИАК-методом: 1- сатэлл Рвс. 5.2.3К Освоение этапы Формвреааваа вэелвавв матэпом горвееге прессоаеиив: 1- кремний; 11- сгеклоксрэмнка Рас. 5.2.34. Осиеееыс этапы пелвплевервей 1- нолвкремний Рас. 5.2.33.
Осаоааыс этапы вэепееварвой телвеанва ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАРШРУТЫ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУР 497 Повышение сюпени интеграции и переход к БИС и СБИС обусловливают увеличение размеров кристаллов, числа элементов и числа межсоедннений и их пересечений. В связи с последним обопипельством создают многоуровневую разводку (рис. 5.2.39). Это вызывает усложнение технологического маршрута, так как для каждого уровня добавляется комплекс операций: получение межуровневого диэлектрического слоя, литография по нему дяя создания хонтактпых окон, мстаялизацня и получение рисунка разводки. Следующим этапом развития технологии полупроводниковых ИС является создание трехмерных ИС, позволяющих рационально использовать полупроводниковый материал и повысить степень интеграции (рис.
5.2МО). Изготовление трехмерных ИС выполняется по следующему технологическому маршруту: изготовление о помощью комплекса рассмотренных вьппе операций микроструктур на нижнем уровне; нанесение толстого слоя диэлектрика (нацрнмер, Чюсфоросиликатного стекла (ФСС), яввяющегося основанием для элементов второго уро щи, нанесение слоя поликрнсталического кремния (толщиной около 0,5 мкм); рекристаллизация последнего и образование монокриспстлического слоя, создание в нем элементов второго уровня н т.д. Безусловно, технологический процесс изпповления трехмерных ИС значительно сложнее, чем обычных двухмерных, так как создание элементов на двух уровнях требует более десяти операций мнкролитоцтырии.
Рве. 5.2.35. Освоение отавы фервврезаюы м р ру урМЛПИС: Я вЂ” ясток;С вЂ” сток; 3- затвор Рве. 5.2.36. Техвеаошчссюш марелмт формврозмвы мвароструатуры МДП ИС 4 )~ 1 $ 1 4 13 11 ) 1 1 з( .3 С Рве. 5.2.37. Освоение отавы формвроеаыы авффузвовае-воввоа МЛП ИС с самесеамеыевиым затвором: И - исток; С - сток; 3 - затвор; 1 - ионы 495 Глава 5.2 ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУР 21 лт Рве.
5.2.35. Оемооаые этааы форммроааяма ммхросгруатур ЯМДН ИС гу ! Им Рве. 5.2АВ. Трагмеумаа ИС Рве. 5.2.39. Двухуроовеаая развеяна а воаувроаоююкоаых ИС 5.2.3. ТехнолОГия микромехлнивуг В развитии современной техники наблюдается тенденция к миниатюризации, наиболее ярко проявившаяся в развитии микроэлектроники. Успех этой отрасли техники стал возможным благодаря четырем основным факторам: 1) активный полупроводниковый материал - кремний - доступен и относительно дешев. Технолопгя его обработки предусматривает получение монокристаллов исключительно высокой чистоты, содержащих не более 10 з % примесей; 2) технология изготовления кремниевых приборов основана на использовании очень тонких (менее 1 мкм) осаждаемых пленок, удобных дяя целей микроминиатюризации; 3) форма и размеры элементов приборов воспроизводятая с помощью микролитографни, высокая точность которой позволяет довести процесс микроминиатюризации до субмикронного уровня; 4) кремниевые микроэлектронные схемы изготовляются по групповой технологии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
