Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 51
Текст из файла (страница 51)
Этот метод позволяет формировать компоненты микросхем с комбинированной изоляцией, обеспечивая самосовмещение изолированных областей и скрытого п+-сл)оя. На рис. 7.16 представлены основные этапы формирования комбинированной изоляции компонентов в эпипланарной технологии. 227 и) ЯЩ зг Ог уу л пг Е-5г а) 5~зла А! 5!бпэ 5~0г 5гвг ф е (700) е) г) Рис. 7.17. Формирование Ч-канавокк при анизотропном травлении кремния 226 229 Рис.
7.!6. Изменения кремниевой структуры с скрытыми:' слоями при формировании полупроводниковых мик хем по,( эпиплаиарной технологии после: л — нар ш анни толе ого слон скис а н всарнтнн опон пол повальную ' 1 эпнтаисню, б — онального внрашн о слоя форннро ннн нонструавни раизистора путе повальной базовой и энн тер. ной д ффуэии н создании разводин Первоначально на кремниевой структуре со скрытыми слоями формируется толстый слой окисла кремния.
Этот слой может быть создан термическим окислением при повышенном давлении или осаждением 8Юз из газовой фазы. По выращенному или осажденному слою двуокиси кремния производится фотолитография для вскрытия оков, в которых проводят локальное эпитаксиальное наращивание кремния и-типа. В изолированных с боков окислом, а снизу ' р-и переходом областях монокристаллического кремния создают элементы микросхем. о--. ° .р.а--- ° наращивания: подложка, эпитаксиальный слой и поверхность раз- 1 дела между ними должны быть свободны от дефектов, неблаго- .
приятно влияющих иа электрические характеристики компонентов ! б микросхем; локально выращенные островки кремния должны быть ,' плоскими и однородными по свойствам. Эпипланарная технология имеет ряд достоинств, но сложна ' в осуществлении. Технология вертикального аиизотропного травления представляет собой разновидность технологии с комбинированной изоляцией элементов, в которой для разделения эпитаксиального слоя на изолированные островки используется вертикальное анизотропное трав-. ление (чег1!йа! Ап!во!гор!с Е!5)у — ЧАТЕ), сущность которого показана на рис.
7.17. В этом технологическом процессе могут быть использованы кремниевые подложки только с ориентацией рабочей поверхности по плоскости (100). Анизотропный травитель (этилен- диамин, растворы едкого кали), действуя через окно в окисле, формирует канавку Ч-образной формы. В процессе травления стенки канавок ограняются плоскостями, имеющими наименьшую скорость травления по сравнению с другими плоскостями. Наименьшую скорость травления имеет плоскость (111), поэтому она и ограняет канавку, в результате чего получается Ч-образный профиль. Глубина канавки е(э определяется шириной окна в маске: г(~=г(й/ )2.
Процесс травления заканчивается автоматически как только достигается глубина г(1 (если его прервать ранее этого момента, канавка будет иметь плоское дно, параллельное поверхности пластины). Технологический процесс формирования транзисторных структур состоит из следующих стадий: 1) на подложке р-типа с ориентацией поверхности по плоскости (100) после формирования диффузионного скрытого п~-слоя наращивают эпитаксиальный слой птипа, а затем создают мелкую диффузионную базу р-типа; 2) используя анизотропный травитель, вытравливают разделительные канавки; 3) с поверхности подложки удаляют окисел и осаждают трехслойный диэлектрик окисел кремния — ингрид кремния— окисел кремния (рис.
7.!8га — г). Методами фотолитографии и диффузии формируют области эмиттера и коллектора и контактные окна. В качестве омических контактов применяют силицид платины. Аналогичный технологический процесс используется также при производстве микросхем на основе Ч-МЛП-транзисторов (см. Я 3.4 и 8.3). Технология вертикального аннзотропного травления с заполнением канавок поликристаллическим кремнием представляет собой Рис.
7 !В. Технология вертикального анизотропного травления с заполнением канавок поликристаллическим кремнием: и — лнффу нв ллн создания снрнтого слоя н эпитанснн иренина «-типа; б — балова» лиффузнв р-области, — аснара ание слоя и згО, и травление в«бра авоп, а эш рввос н н н Згп, и зази, д -- о н ние о, инрнсталлн«нре нне н полировав нервности, с фор прова. пие эле ентоа транзистора н алюнииневой неталлиэании разновидность тгАТЕ-процесса и кратко обозначается т!!Р (Ч-Ъгауе !5о!айоп Р01151(есоп). На рис. 7.!8 представлена схема процесса Вслед за формированием окисла нитрида кремния (рис, ?.18,г) осаждают поликристаллический кремний до тех пор, нона изоляционная канавка не будет заполнена.
Излишний поликристазьпический кремний сошлифовывают до получения плоской поверхности подложки. При использовании тг(Р-технологии обеспечивается планарность приборов и облегчается создание разводки по сравнению с' 'хгАТЕ-технологией (рис. 7.18,д,е) . Полипланарная технология. Технология «Полипланар» почти не отличается от хг!Р-технологии. После образования хг-образных канавок осуществляют выращивание окисла кремния. В отличие от 'хг-АТЕ- и ух)Р-технологий в технологии «Полипланар» на стенках канавок слой нитрида кремния не формируют. Сформированные и окисленные канавки заполняют поликристаллическим кремнием на уровень, превышающий глубину канавки, и производят механическую шлифовку для формирования плоской поверхности.
Механическая шлифовка является одной из основных и критичных операций в технологии хг!Р и «Полипланар», она затрудняет получение годных структур и снижает технические характеристики технологического процесса. Широкое использование и перспективность методов комбинированной изоляции объясняются тем, что во всех рассмотренных вариантах по-прежнему используются: групповая технология; планарность процесса изготовления; обычные для микросхем материалы; основное оборудование, характерное для производства микросхем ,, по планарно-эпитаксиальной технологии В технологических маршрутах с применением комбинированной изоляции элементов в микросхемах на биполярных транзисторах используют последние технологические достижения в самых различных областях, самые прогрессивные технологические операции и их сочетания В них используются: эпитаксиальное наращивание низкотемпературным разложением силана; диффузия из легированных окислов с применением специальных мер, уменьшающих дефектообразование; ионное легирование; наращивание поликристаллического кремния и пленки нитрида кремния; операции локального глубокого окисления; методы селективного травления; многослойная разводка.
На рис. 7,19 показана структура транзистора, изготовленного по изопланариой технологии с применением пленок поликристаллического кремния (ППК) для создания контактов к областям транзистора, резисторов и одного уровня разводки. В подложке р-типа создается методом диффузии коллекторная область транзистора и в этой области методом ионной имплантации — база транзистора. Затем формируется ППК, на нее наносятся маскирующие пленки 8(Оз и 815Ыь с помощью которых методами фотолитографии, диффузионного и ионного легирования осуществляется 230 Кзд.ззвеллх К К и и-7»п-и рпнзпглгпуг 3 К 3 ! 2 ! 3 2 Рис. 7.!9. Структура биполярного тран- зистора, наполненного по изопланарной гехнологии с применением пленок поли- кристаллического кремния: !†пленки 5 Оь »вЂ пленка РЕ5к 3 в пленна палм.
»РЕ»нп» Рис. 7.20. Сходство структур биполярно- го транзистора с изоляцией р-и перехо дами и структур злемента интегральной инжекционной логики 23! формирование области эмиттера, эмиттерного и коллекторного контактов, контакта к базовой области. Поскольку и ППК и области контактов легируют одновременно примесью того или иного типа проводимости, они оказываются самосовмещенными. Электрическое сопротивление проводников из ППК можно снизить, сформировав поверх них пленку сплава Р181. Выше указывалось на широкую перспективу производства и применения биполярных И'Л-микросхем (см. э !.3 и Э 2.2).
Этот класс микросхем превосходит все существующие по плотности компоновки и значению произведения мощности на задержку переключения (см. табл. !.2). На основе И'Л-схем созданы серии БИС микропроцессорных наборов. Сравнение типовой структуры биполярного и — р-и-транзистора со структурой И'Л-элемента (рис. 7.20) указывает на их большое сходство: в конструкции И'Л-элемента используется перевернутый п+-р-п-транзистор, эмиттер которого сформирован на основе скрытого п»-слоя. Близость конструкции этих элементов приводит к большому сходству технологии их изготовления, а также позволяет решить задачу создания аналоговых и цифровых устройств на одном полупроводниковом кристалле. В таких БИС цифровая часть может быть изготовлена на основе матриц И'Л-элементов, а аналоговые устройства — на основе сформированных в том же кристалле биполярных активных и пассивных элементов.
Г л а в а В. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАРШРУТЫ ПРОИЗВОДСТВА ИНТЕГРАЛЬНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МИКРОС И МИКРОПРОЦЕССОРОВ НА МДП-ТРАНЗИСТОРАХ 8.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАРШРУТЫ ПРОИЗВОДСТВА МИКРОСХЕМ НА МДП-ТРАНЗИСТОРАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АЛЮМИНИЕВЫХ ЗАТВОРОВ Для изготовления МДП-микросхем используют кремниевые подложки с ориентацией рабочей поверхности по плоскости (100), поскольку при такой ориентации плотность поверхностных состояний примерно на порядок ниже, чем при ориентации (111) (см. параграф 3.3). Концентрация легирующей примеси в подложке уу-10тб с 3 Технология МДП-микросхем на р-канальных транзисторах была первой освоена в промышленном масштабе и заложена в большом количестве серий. Последовательность операций н этой технологии представлена на рис.
8.1. Процесс окисления (рис. 8.1,д) под подзатнорный диэлектрик толщиной О,!...0,15 мкм проводится в тщательно очищенном и осушенном кислороде при 1100...1200'С; принимаются меры предосторожности, исключающие кристаллиза- и! Рис. 3.!. Послеловвтельносгь основных технологических опервний производства р-квнвльных МЛП.микросхем с алюминиевыми знтворами: а -- тер иш кое окисление « ад й кремнневои п. с ны для нанесен я мвскируюшет ак а, 6 фатоовв не о й с лн отрафи длн в кр т око ол д ффуз акис риай прим сн н области ис она н стона, а — фа р не об стев ис о н ста а, с — фа а.и граф юя создан тонкого н дзатворносо скисла, д — ф рииаырашнаа не топках а нева сухо к слароде, с — фо олнтотрефня для в крм ня окон иод кои акты.
ш — нанесение пленки алюминия; з — фа алнтотрафия по а евай плен длв создании раз одк 232 цию окисла, возникновение в нем механических напряжений и уменьшающие заряд в окисле. Недостатком технологии является значительное (около 3 мкм) перекрытие электродом затвора областей истока и стока. Наличие такого перекрытия определяется тем, что область канала формируется с использованием трех фотолитографий, что заставляет закладывать в фотошаблоны запасы на технолог ические разбросы и ошибки при совмещении. Эта технология позволяет получать МДП-транзисторы с индуцированным каналом р-типа, работающие в режиме обогащения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
