Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 50
Текст из файла (страница 50)
6. Снятие окисла в растворе НЕ 7. Химическая обработка пластин в перекисно-аммиачном растворе. 8. Эпитаксиальное наращивание монокристаллического слоя нремния и-типа из газовой смеси НС)+Н. (хлоридный метод) при 1100 'С, толщиной (2,0~0,2) мкм, с плотностью дефектов не более 5 10' см *, легированного мышьяком.
9. Окисление поверхности зпитакснального слоя прн 1000 'С в течение 40 мин в сухом кислороде для получения окисла толщиной (60~ 10) нм. 10. Осажзение ингрида кремния из газовой фазы при 1050 'С до толщины (180-~-201 нм с пористостью не более 10 см ' (см. рис. 7.12, а). 11. Фотография для вскрьпия окон в пленках ингрида и окисла кремния для формирования разделительных областей. 12. Локальное плазмохнмическое травление пленок ннтрида и окисла кремния до поверхности раздела кремний — окисел кремния.
13. Химическая обработка пластин в перекисно-аммиачном растворе. 14. Травление кремния в травителе НР:Нр)Оз..НтО = 1:19:8 иа глубину (1.0 -!-0,1) мкм. 15. Дв)хстаднйная диффузия бора: осаждеине иа поверхность пластины боросиликатного стекла из газовой фазы, содержащей ВВгз и От, при 950 'С с одновременным формированием диффузионного слоя с рз=50 Ом/П обработка боросиликатного стекла во влажном кислороде при 600 "С в течение 30 мин, снятие баро. силикатного стекла в травителе НР Н О= 1:!О, отжиг структуры (рвзгонка бора) прн 1050 'С в течение 30 ми_#_. а атмосфере ки орода до получения р,=(110-1-15) Ом/П, х,=(09~0,1) мкм (рис. 7.12, б).
!6. Локальное окисление канавок прн 1000 'С в парах /воды в течение 18 ч до получения толщины окисла 2,45 мкм с точностью %. 17. Удаление 5~зР(е. 18. Химическая обработка пластин а перекисно-ам ачном растворе с использованием колонковых или беличьих кистей. 19. Термическое окисление структур пйн 4050 'С в сухом (10 мин), влажном (20 мин) и снова сухом (1О мнн) кислороде (рис.
7.12, а). 20. Фотолитография для вскрытия окон над коллекторными областями, точность совмещения фотошаблона не более 2 мкм. 21. Диффузия примеси и"-типа для формирования коллекторной области транзистора (первая стадия) — осаждение фосфоросиликатного стекла из газовой фазы РС1т + Ос в течение 30 мни при 960 "С до р, =!!О-~-1) Ом/П (рис. 7.12,г). 22. Фотолитография зля снятия окисла с поверхности базовых областей.
23. Снятие окисла с областей базы в травнтеле НГтНтО = — 1:10 (время травления определяется по спутнину, но не более 9 мин). 24. Освежение поверхности базовых областей (5с, если время хранения между операциями более 4 ч). 25. Диффузия бора в две стадии для формирования базовой области при 875 'С в течение 15 мин до р,=180...190 Ом/П и к а=-0 5 чкм; обработки боросиликатного стекла во влажном кислороде при 600 'С (30 мин), снятие боросиликатного стекла; отжиг при !050 'С в сухом (15 мин), влажном (!5 мии), и сухом (5 мии) кислороде до р, =700..800 Ом/П, к,=0,5...0 6 мкм. Одновременно формируется на базовых областях окисел толщиной 0,18...0,20 мкм н проводится разгонка (вторая стадия) примеси в коллекторной области до р, (40~4) Ом/П (рис.
7 !2, д). 27. 28. 29. 31. 32. 33. 37. 38. 39. 40. 41. 42. 43. 45. 46. 47. 48. 49. Осаждение фосфоросиликатного стекла (ФСС) для уменьшения величины встро- енного заряда в окисле из газовой фазы, содержащей РС)а и Ое при 900 'С в течение !5 мин. Пассивация структуры минросхемы: осаждение плазмохимического окисла крем- ния толшнной 0,1 мкм при 300'С. Термообработка при 970 "С в течение 60 мин в окислительной (Оэ) атмосфере. Фотолитография под область эмиттера.
Время травления определяется по спутни- ку, но не более 4 мин, клин травления ие более 0,3 мкм, размер эмиттера 6 мкм, точность совмещения фотошаблона не более 1,8 мкм. Освежение поверхности (если время хранения более 4 ч). Диффузия примеси и-типа лля формирования эмиттерной области, осаждеиие ФСС при температуре 960 'С, время (5-ь-1) мин. Удаление ФСС (рис 7.12е). Фотолитография для вскрытия контактных окан в ЯОа к областям тран- зистора (рис. 7.12ск) Освежение (если время хранения более 4 ч).
Напыление пленки сплава А(+(1олл)5! толшинай (060~0,1) мкм, температура подложки 200 'С, темпера~ура отжига 250'С. Фотолитография по сплаву алюминий — кремний для формирования рпчводки. Клин травления не более 1,5 мкм, уход размеров не более 2 мкм (рис. 7.12 э). Контроль ВАХ по тестовым структурам В е)~30, й~=1,3...2 кОм, (Уэво)5 В, (укэо ~ )о В ()пво ) 10 В, пробивное напряжение база — подложка (уйг('ь' )10 В Отбраковка дефектных пластин. Отмывка с применением колонковых или беличьих кистей, сушка. Осаждение изолирующего слоя плазмохимического окисла при пературе 150'С толщиной (0,5-!-005) мкм.
Фотолитография для вскрытия окон к нижнему уровню разводки. Осаждение второго слоя изолирующего плазмохимического окисла при 150 'С до суммарной толщины изоляции ((,0~0,1) мкм. Фотолитография для вскрытия переходных окон между двумя уровнями разводки.' Напыление пленки сплава А1+(1%)5! толщиной (1,0~0,2) м!см (остальные режимы так же, как и в операции 35) для создания второго уровня разводки. Фотолитография для формирования второго уровня разводки (клин травления 1,5 3,5 мкм, уход размеров 2,5 .
4,0 мкм). Отмывка с применением колонковых или беличьих кистей Осаждение защитной пленки плазмохимического окисла (ЯОа толщиной 0,30 0,56 мкм. Термообработпэ для формирования надежных контактов межд~ь уровнями рва-1 водки и вжигание алюминиевых контактов к кремнию. Фотолитография для вскрытия окон к контактным площадк и в защитном окисле и вскрытие в окисле дорожек для скрайбирования. Скрайбирование пластин для разделения их на кристаллы.,Далее следуют операции контроля и разбраковкн микросхем по электрическим параметрам и на функционирование на еше не разделенных на кристаллы пластинах (на негодные кристаллы ставится метка краской) с использованием высокопроизводительного контрольного оборудования, в состав которого входит специалиэирова>шая ЭВМ. Затем производится разделение (ломка) пластин на кристаллы без потери их взаимной ориентировки, после чего крис~аллы идут на операции монтажа и сбор- ки в корпус.
(7ГаЪон снсысуасс сссл г — — ~ — — э Шаблсн ьфсллцос ! у ! 1 1- — — а л(У ~ ! Г ! ~4 1 ь .1 Рсгсссу ,' 5'И 5~От Шаблон ассы г Г у д~ 11 1 1~,4 4) Шауссн элсттсрс и сдулснтссс ~д 4~ ' ! '" (~4 — — — Рсвсгт Шаблон нснтаитнйы спас л(~ ! Рсгсст рнс. 7.13. Этапы формирования биполярного транзистора в изопланарной технологии с применением ионного легирования; — отру«ура посл пар шнв ппп э.
и апе ал наго е. оа, б — форммровап е плевал оппела и парада «ре плен ° фогоре пс в — еополо вертппальаап еерупгура перед опьдэ пе паоларуюшего опм л, полно лег рованы бором ц напавок ллп еолдаппа протпвопэпал пил областей е . ееруп. тура е аолмровап ымп ос р вцамп ь ата ева ьпого е оп в процессе соадамв» бваы помпой пиплвп ацпей бора; д — ве р тме папгапепы онов, е — формпрова ме э петера м пь-облаегм пол ептор»о о поптапта помпой а пла еацпей ышьппа 225 8 зап зьв 224 На рис. 7.13 в сокращенном варианте показан технологический процесс изготовления микросхем с комбинированной изоляцией элементов по изопланарной технологии, в котором для легирования областей транзистора широко используется ионное легирование и ( для формирования конфигурации элементов плазмохимическое трав-', ление слоев.
В слаболегированную подложку р-типа (М,= 10( см ) после ее окисления и вскрытия окон в окисле в местах (5 — 3 расположения скрытого слоя проводится ионное легирование мышьяком или сурьмой и отжиг в окислительной атмосфере. Образовавшаяся по периметру скрытого слоя ступенька (рис. 7.13,а) воспроизводится в последующем на поверхности эпитаксиального слоя и может служить в качестве ячейки совмещения при фотолитогра. фии. После нанесения слоев окисла и нитрида кремния и фотолитографии проводится травление эпитаксиального слоя примерно на половину его глубины и ионное легирование бором протравленных участков для создания устойчивых к возникновению инверсионных каналов областей (рис. 7.13,б,в). После снятия фоторезистора проводится термическое окисление для создания изолирующего окисла, затем удаляют пленки нитрида и окисла, проводят термическую обработку в окисляющей среде для нанесения на островки кремния пленки свежего окисла.
Проводится нанесение пленки фоторезиста, в которой вскрываются окна над областями базы (рис. ?.13,г), Имплантация ионов бора в область базы проводится сквозь слой тонкого окисла; маской служит слой фоторезиста. Еще одна ,, фотолитография проводится для вскрытия контактных окон к областям базы, коллектора и к области будущего эмиттера (рис. 7.13,д), Области змиттера и подколлекторного контакта формируются путем имплантации ионов мышьяка с малой энергией и большой дозой (рис. 7.13,е), маской служит слой фоторезиста. Из рис.
7.13,г,дне ' отчетливо видно, что в изопланарной технологии требования к точности изготовления и совмещения фотошаблонов не являются строгими, так как одно окно фотошаблона перекрывает области эмиттера и коллектора транзистора, и кроме того, неточности совмещения приходяТся на область изолирующего окисла, не меняя топологии транзистора. После формирования контактов и проводников разводки микросхему покрывают защитным слоем ингрида кремния, в котором создают 226 Рис.
7.14. Изопланарный биполярный транзистор К л' К Б) п' а) рис 7.16. Сокращение размеров и площади 5 интегральных биполярных транзисторов с развитием технологии и методов изоляции: л — зангаксналзно.аланарназ гакналогна (5=3)00 мкмг), П вЂ” Изонланзр.ь (5= )330 мкм ), з— Изопланар-П* (5=773 мнн'), л — Нзоплзнар.5 (5=300 мкмз) окна под контактными площадками перед разделением пластин кремния на кристаллы (рис. 7.14). Рисунок 7.18 иллюстрирует процесс пропорционального уменьшения геометрических размеров транзисторных структур, сформированных с использованием различных технологических процессов. Уменьшение размеров транзистора сопровождается уменыцением паразитных сопротивления базы и емкостей переходов коллектор— подложка, эмиттер — база.
Формирование областей эмиттера с использованием легирования мышьяком дает возможность получать переходы с очень малыми глубинами залегания, повышает быстродействие приборов настолько, что их предельная частота возрастает до 7...8 ГГц. Наименьшие размеры транзисторов получены при использовании технологии «Изопланар-5», в которой величина минимального геометрического размера топологии близка к 1 мкм за счет применения фотолитографии с непосредственным пошаговым репродуцированием изображения на пластины. Технология «Эпиплаиар». Вскоре после того, как были получены первые эпитаксиальные слои кремния, были предприняты попытки эпитаксиального наращивания кремния селективно на определенных участках поверхности подложки.