Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 52
Текст из файла (страница 52)
В одном из вариантов технологии производства МДП-микросхем на р-канальных транзисторах с алюминиевыми затворами используют изопланарный процесс (рис. 8.2), что позволяет, как и в биполярной технологии, обеспечить высокую плотность размещения элементов, повысить их характеристики. В сформированной структуре МДП-транзистора (рис. 8.2,д) существенно повышено быстродействие за счет снижения паразитных емкостей (чему способствует толстый окисел) и уменьшения длины канала.
Эта технология МДП-структур совместима с изопланарной технологией и может быть использована для формирования БИС с биполярными и МДП-транзисторами. При селективном окислении край толстого окисла имеет в сечении конфигурацию заостренного «птичьего клюва», с которым связаны проблемы накопления вокруг него зарядоа, повышения напряженности электрического поля, что в МДП-микросхемах крайне нежелательно.
На рис. 8.3 показана часть операций технологического процесса, основанного на получении толстого изолирующего окисла путем окисления пленки поликремния, специально разработанного, чтобы избавиться от «птичьего клюва». Этот технологический процесс уменьшает длину «клюва» до О,!5 мкм, но не обеспечивает планарности структуры. Технология МДП-микросхем на и-каиальных транзисторах.
Вначале усилия разработчиков и технологов были направлены на создание п-канальных приборов в связи с большей, чем у дырок, подвижностью электронов, т. е. возможностью достижения большего быстродействия. Промышленное освоение и-канальной технологии стало возможным после того, как научились строго контролировать и стабилизировать свойства границы раздела р-5! — 5рфй, Эта п-канальная технология по последовательности и совокупности операций мало отличается от р-канальной за исключением того, что в ней используется подложка р-типа, а области истока и стока легируются примесью п-типа.
Технология изготовления МДП-микросхем методом двойной диффузии (ДМДП-техиология). Этот технологический процесс разработан специально для формирования СВЧ МДП-транзисторов с длиной каналов менее 1 мкм (рис. 8.4). На подложке и-типа проводимости выращивается слой термического окисла, проводится фотолитография и первая локальная диффузия примеси р-типа. Далее 233 1 5~зКч 5гру ?,5 4 е! а) а) 5гййб 5102 лб 50 5г0 после еще одной фотолитографии проводится вторая диффузия примеси и-типа под области истока (в кармане р-типа проводимости) и стока. При этом одновременно создается канал р-типа проводимости.
Поэтому этот процесс и называется технологией производства МДП-транзисторов методом двойной диффузии. Дальнейшие операции процесса сходны с обычными операциями создания МДП- микросхем: формирование подзатворного диэлектрика, контактных окон, напыление алюминия, формирование металлической разводки, защита кристалла, сборка и монтаж, герметизация, В принципе аналогичным методом в подложке р-типа могут быть сформированы и-канальные МДП-транзисторы. Этот технологический вариант пригоден также для изготовления интегральных микросхем с биполярными и МДГ!-транзисторами на одном кристалле. Кроме того, возможности подобной технологии позволяют на одном кристалле формировать два типа МДП-транзисторов: ДМДП-транзисторы, работающие с обогащением канала, и обычные МДП-транзисторы, работающие с обеднением.
На основе этих транзисторных структур могут быть созданы логические устройства высокого быстродействия. Технология КМДП-микросхем. В этом технологическом варианте формируются на общей подложке транзисторы с каналами р-типа и а-типов (рис. 8.5) . Технологические трудности возникают при получении кармана р-типа, в котором необходимо создать (диффузионным или каким-либо друтим способом) концентрацию акцепторной примеси с низкой поверхностной концентрацией (порядка 8.!О" см ).
Эта технология позволяет создавать логические миросхемы со сверхмалым потреблением мощности в статическом режиме, высокими помехоустойчивостью и быстродействием. 6' ЬО гу г) 5~ 0т Рнс. 8.2. Последовательность основных техяалотнческнх операций производства МДП-мнкросхем с алюмннневымн затворамн с применением толстого окисла (нзопланарный процесс! Рнс. 8.3. Последовательность технологнческнх операций формирования МДП структур па нзопланарной техналогнн путем окисления пленки полнкремння; к сегие яа р з, у разо «ия и«в ~ г , з — еле« иое — пласта«а «р и л. па с . «аи с а и рида кре м ле опера««и ф талин ра.
фузи нное л крова«ее бласт й стока « ока, б — фарм«розог«с обл тей стока я исток ул . лени плевок о«« . а «игр«да «ре и пов рх. в тер «с ое о«исоа е крем«аи с пбрато а- мего ползатаар га о ис и аист, о — и п аитиро и«ая облает ы «ла, упал ие гглеигки ок ссе то о ползатвори ы окисла мг олом тер иге «о о и ле я а т ом кислороде, д— вс р т е око л «оы кты к абластя стока я о а, из«всея взю иевпи ме вл з и я « фп . втю рафив д я созда«ия рвзюд и 235 Рнс. 8.4 Г!оследовательттость техттцтогнческнх опера. цнй производства интегральных микросхем на МДП- 0) транзисторах метолом двойной лнффузнк а — л «реми«свая пластика и-типа проводимое и с ааиесеииым терм соим ок«слом, б — структура восле о ервиий фототитографи« а окал«вой ли рфузии акгюптор«ой примеси, з — зскр с окан пол локал ую л фаул«ю при«ее « .ти ; з — диффузия для фор ров обл ей сто з и с , д — фатов фия дл» вскрыт««оюм о» сы вад облает ю з р, — ессигге метало ер и еского вв о иоле и» в сухом кисл роде т кого иодзатвор«ого д ле три а; — фптплитограф д.я вскрыт око ол кои кты к бла т исто«а м стока, иапылея е а ю и пеппе п саки и фото«и о рафик по алю иию л з с зла»яя р ввод и а) г) е) Рис.
8.5. Последовательность операций технологии производства полупроводниковых микросхем на КМДП-транзисторах с алюминиевыми затворами: — е е е, н е, ирую ней пленкгг окис а н фоюлитогрвфия под днффуэи» аюып р р . е лг форм|роввння раб.эсг бугг пего и капель огп гранмсмгре, б — формврованне р. рчан*, фо о. о р ф . р еол лигрбгумю экпепгорнои принеси длн фаривоованнп истока ст а р а .
ою гран г егора, " фор гаро лине и токв и сто«а р канальных трнюгс~оровГ фумю до рн й р сп д и ф рм ров нс а и Г.. о рэн.«ора, э форч роеп. фрузию «»при н прн с ы форхгпр я ° . р р, — ф рмнрон е и а га а н. ю.»поп гра~г »тора, м -фюолиго раф д я вскрытия о«ап над обг .гамп . ов. ра ги . р в ..е »ем псу«оч ю . р м гоякого подав«вор о о анз.екгрнка, р ле»ие вымол он ф ю аграф и поп«с.
ул вскр н он л к»т к ы к истокам исток гран. з рап .. нанесен е, ю, ', иег р. е пр еленке ф олигюрвфи лли форм рован развод»в Технология изготовления КМДП-микросхем иа диэлектрической подложке. Структура р- и п-канальных транзисторов на сапфировой подложке приведена на рис. 8.6. На полированной очищенной поверхности монокристаллической сапфнровой (А( Оз) подложки с кристаллографической ориентацией выращивают гетероэпитаксиальный монокристаллический слой кремнйя с ориентацией (100) толщиной 1...2 мкм.
Затем на поверх- а! Ип З С и 3 с Рис. 8.6. Изготокйение КМддП-микросхем с алюминиеными затворами на сапфирово подлаискег и — изолированные островки монпкрнс эалическпгп ремннн со сформирове ними облас вмн л. р-типа б — с~рук~уры л и р канально а транзистороп 236 ности эпитаксиального слоя формируют маску из окисла кремния и фоторезиста, с помощью которой проводят локальное селективное травление слоя кремния с целью его разделения на изолированные друг от друга островки. Специальным травлением края островков сглаживаются для того, чтобы проводники разводки не имели резких изломов на ступеньках структуры.
Методами диффузии или ионного легирования примесей в локальные области кремниевых островков создают области п- или р-типа проводимости, отделенные друг от друга вертикальными (у-п переходами. На основе этих областей формируют структуры п- или р-канальных транзисторов. Сапфир -- очень хороший изолятор, поэтому токи утечки, паразитные емкости между областями МДП-транзисторов и подложкой и емкостные связи между соседними транзисторами отсутствукут.
Паразитной емкости между проводниками разводки и подложкой также не существует. Эти особенности данного конструктивно-технологического варианта дают существенный выигрыш в параметрах микросхем. Технология «кремний нп сапфире» позволяет повысить быстродействие по сравнению с монолитными микросхемами в 3...5 раз, что связано в основном со снижением паразитных емкостей.
Малые плоьцади вертикальных р-и переходов обусловливают высокую радиационную стойкость микросхем. Наиболее полно все эти преимущества реализуются при изготовлении БИС. Трудности технологии заключаются в создании надежной разводки из-за сильно развитого поверхностного рельефа структуры, высокой стоимости сапфировых подложек. 8.2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАРШРУТЫ ПРОИЗВОДСТВА МИКРОСХЕМ НА МДП-ТРАНЗИСТОРАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛИКРЕМНИЕВЫХ ЗАТВОРОВ Использование в качестве материала затвора (вместо алюминия) поликристаллического кремния позволяет получить в МДП- микросхемах структуры с самосовмещенными затворами, снизить пороговое напряжение, уменьшить геометрические размеры приборов и дает возможность создавать на одной подложке МДП и биполярные транзисторы (см.
гл. 4). Особенностью технологического процесса является применение пленки поликристаллического кремния толщиной около 0,5 мкм, получаемой, как правило, пиролизом силана (рис. 8.7, рис. 8.8, е). Поликристаллический кремний — в отличие от алюминия — имеет высокие температуры плавления и может выполнять роль маски при диффузии примесей вплоть до температуры 1100 'С. При использовании ППК в качестве затворов и одновременно в качестве маскирующих пленок можно достичь самосовмещения затворов с областями истока и стока путем перестановки технологических операций формирования МДП-структур.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
