Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 11
Текст из файла (страница 11)
омические) контакты с кремнием гьтипа и с сильнолегированиым (Лгв ) 10гв см ') кРемнием п-типа. Первая операция — осаждение тонкой ( 1 мкм) пленки алюминия на поверхность кремниевых пластин. Для этого пластины помещаются в вакуумную напылительную установку. Кахгера откачивается до давления О,!3 — 0,013 мПа. Мелериал, предназначенный для распыления, помещается в вольфрамовую спирагь или корзиночку, разогреваемую электрическим током.
Зачастую для вакуумного распыления используется электронно-лучевой нагрев. Распыляемый материал помещается в охлаждаемый водой тигель На поверхность материала направляется сфокуспров:шный пучок электронов с очень высокой плотностью мощности. Под воздействием такого пучка небольшой участок материала разогревается до очень высокой температуры и начинает испаряться. Г1окидающие поверхность молекулы движутся по прямолинейным траекториям. Достигая подложек, молекулы оседают на них, образуя тонкопленочное покрытие (рис. !.36). Чтобы распыляемые молекулы на своем пути к подложкам не претерпевали столкновений с молекулами газа, в напылительпой камере должен поддерживаться высокий вакуум.
Средняя длина свободного пробега газовых молекул в вакуумной камере равна величине 4,5 10 ' см, деленной на давление в мм рт. ст. Так, при давлении 10 ' мм рт. ст, средняя длина свободного пробега составляет 4,5 см, при давлении 10 ' мм рт. ст, — 45 сгг, при давлении !0 ' мм рт. ст. — 450 см. Типичное расстояние между источником и подложкой — 50 см. Это означает, что при давлении Технология иггоогоеления интегоольних схем 1Сга мм рт. ст. (0,13 мПа) практически все испаряющиеся молекулы будут достигать подложки, не претерпевая никаких столкновений. Высокий вакуум нужен также для того, чтобы исключить возможность нежелательных химических реакций между молекулами распыляемого вещества и остаточными газами, находящимися в вакуумной камере.
Толщина напылеиного слоя контролируется в процессе осаждения с помощью специального индикатора, выполненного на М еилуумиелгу ггисоеу Ркс. ! Лб. Ващункос Расы ление, основе кварцевого кристалла. Кварцевый кристалл расположен таким образом, что на него попадает часть потока испаряемого вещества.
По мере роста толщины пленки суммарная масса кристалла возрастает. Это приводит к уменьшению резонансной частоты кристалла, поскольку последняя обратно пропорциональна его массе. Таким образом, сдвиг частоты колебаний кварцевого генератора непосредственно связан с толщиной напыленной пленки По достижении требуемой толщины слоя поток испарителя автоматически перекрывается с помощью заслонки, устанавливаемой перед источником. После напыления металлизации в полученной пленке формируется рисунок межсоединений и контактных площадок.
Это делается с помощью такого же фотолитографического процесса, котоРый пРименЯетсЯ длн полУчениЯ РисУнка в слоЯх В1Оа. Ллн ~равления алюминия можно использовать растворы различных кислот и оснований, в том числе НС1, НаРО,, КОН и ХаО11. Глава Х Чаще всего используется фосфорная кислота, к которой обычно добавляются небольшие количества азотной Низ и уксусной кислот, чтобы получить удобную для практики скорость травле. й!отоухеьист йластина нрелтия. а Иеталлиеация Юотооееест Пластрна наемная Ркс.
037. Обратная фотолпто~рафня: а — формирование рн- Иеталлиеация супка в слое фоторезиста; б— осаждение тонкой металлической пленки, в — удаление фо— торезиста вместе с находящейся Лластина нремния на нем металлизацией. Ф ния — 1 ззкм~мнн при 50 "С, Можно удалять алюминий и с помощью плазменного травления. При травлении в плазме СС!в/Не в условиях, когда давление составляет 40 мПа, скорость удаления алюминия равна 0,18 мкм/мпьь При травлении алюминия может т т ф зо, ! Рис.
1Л8. РСчсепочки, образуемые межсоедпе синями в паразатнымп емкостями. емниеда я лооложиа Ралрейлгниал лала заткал емкость йлооооник-атласна быть достигнута высокая степень анизотропии: показатель травления !отношение скоростей травления по вертикали и по горизонтали) может составлять 10: 1. Поэтому в пленках алюминия можно получать рисунок с очень малой шириной линий (.
1 мкм) Технология изготовмния пнтнгральних схем даже в тех случаях, когда толщина пленки много болшие требуемой ширины линий. Другой метод получения рисунка металлизации — метод обратной, илп елзрыпнойв, фотолитографии. На пластину наносятся позитивный фоторезист, и в нем создается рисунок с помощью обычного фотолитографического процесса. Поверх обработанного таким образом слоя фоторезнста напыляется металлическая пленка, после чего пластины погружа!отся в подходящий растворитель, например ацетон, который подвергается ультразвуковому перемешиванпю. В результате резист вспучивается н растворяется, вьтесте с резпстом удаляется находившаяся на нем металлпзация (рпс, !.37). Чтобы ~акая обработка была эффективной, металлическая пленка должна быть несколько тоныпе, чем слой фоторезиста.
Описанный метод позволяет получать рисунок металлизации с очень малой шириной линий ( 1 мкм) даже в тех случаях, когда тол!цпна металлической пленки больше, чем ширина линий. Если ширина линий очень мала, то толщина металлизацин должна быть не слишком малой, иначе сопротивление межсоединений будет чрезмерно большим.
Соединительный проводник и паразитная емкость образуют КС-контур (рис. 1.33), постоянная времени которого ограничивает результирующее быстродействие схемы. Если интегральная схема выполнена на сверхбыстродействующих транзисторах с малыми размерами элементов, то главным источником задержек могут оказаться не сами транзисторы, а именно межсоединения. ЗАДАЧИ Расчет нараметрое диффузии Ц1.
Дено: Диффузия фосбюра при постоянной поверхностной концентрзции прн температуре 1150 С в течение 60 мин в подложку из кремния р-типз (легнровзнного бором) с удельным сопротивлением 1,0 Ом см. Поверхностнзя концентрация фосфора соответствует пределу рзстворимости. Нзйпц з) поверхностную концентрзцгно фосфора Уз (ответ: — 1,5 10зь сьгз)! б) коэффициент диффузии фосфора (7 (ответ: — 1 ° 10-'з смз'с); в) концентрвцпю принеси в подложке Д!и (ответ: 1,8 10" сьязз)! г) глубнну переходе х (ответ; 8,7 мкм); д) глубину перехода при времени диффузии 15 мнн (ответ; 1,9 мкм); е) глубину перехода при времени диффузии 2 ч (ответ: 5,2 мкм); ж) время диффузии, необходимое дли получения х = !О мкм (ответ! 7,3 ч), 2.2.
Дано: Диффузия бора нз ограниченного источника при 1150 'С в течение 90 мнн в подложку из кремьнт н-тнпз с удельным сопротивлением 10 Ом см, Поверхностная плотность зтомов бора после вагонки !7 = 1 ° Ш" см-з. Найти: в коэффициент диффузии бора 0 (ответ: ! ° !0-™ см",с); концентрацию примеси в подзозкке (ответ; 4,7 10м сн-з); в) глубину перехода х (ответ; 4,0 мкщ; з Глава 7 г) поверхностную концентрацию бора после диффузии (ответ: су (В) = 7,7 10ы см '); д) среднюю проводнмость диффузионного слоя а (ответ: 24 Сзс(см); е) поверхностное сопротивление стиффузпонного слоя 7?в (отьегс 93 Ом)квадрат)1 ж) сопротивление резистора с линейными размерамн !2,5Х2500 иют, выполненного на основе этого диффузионного слоя (ответ: — !8,5 кОм), 1.й, Лана: В результате вагонки, проводившейся в кремний прн 950'С, пол).
чена поверхностная плоютость атомов бора 17= ! ° 10" сьг'. Найти: а) коэффициент диффузии бора при вагонке (ответ: 7,6 1О-м см'с); б) поверхностную концентрацию бора прв вагонке дте (ответ: 5 10" сьтдз); в) время вагонки (ответ: 6,9 мин); г) не лу тше ля было бы провести загонку прн более низкой температуре, наарнмер прн 900'С? Понсинть ответ. 1,4. )емпературная зависимость коэффициента диффузии может быть представлена в виде 0 = Рч ехр ( — дЕдс)тТ), где Рз — предэкспоненциальный множитель, д — заряд электрона, н — постоянная Больцмана, равная 1,364 1О зз Дхс/К, Ел — энергия активации процесса диффузии в электрон-волшах. а) По графику температурной зависимости коэффициента диффузии нанта энергию активации Ел для диффузии бора т фосфора з крестник (ответ:Ел =- 3,61 эВ). б) Показать, что отностпельное изменение коэ(х9ттцттента дттфс)сузит! с температурой определяется выражением (1/О) д0)дТ =- 4Ел ттТ'.
Найти (1с0) дРийТ для диффузия бора нли фосфора в кремний при температуре 1100 'С. Дать ответ в!т'С и в ',4/ С (ответ: 0,022ЕС, нлн 2,2 зте/'С). в) Зная, что глубина перехода после вагонки или разгонкн приблнзн- ТЕЛЬНО ПрОПОрцИОНаЛЬНа (Рт) с, ПОКЗЗатЬ, Чта ОтНОСНтЕЛЬНОЕ НэяЕ. пенне глубины перехода с температурой диффузии определнетсн как (!тт ) дх удТ = т/з (170) дРтдТ = Пч?Ед)йТЕ Найти отчошпельное изменение глубины перехода с температурой для дяффузии бора нли фосфора в кремний при 1100 'С.
Дать ответ в 1 "С н в етч,"С (ответ: 0,011! С, илн 1,19Ы'С). г\ Зная, что в транзисторе коэффициент усиления по току I обратно пропорционален ширине базы, показать, что относительное изменение д с температурой диффузии определяется зырахсенкем (1?тт д)трп(дТ = ~!з(х )Ф)(РЕ (цТ'), где (г' — шнРнна базы, а хт может означать как глубину перехода эмнттер — база, так и глубину перехода коллектор — база. (Указанттес следует предположить, что величина йг мала по сравнению с х? спп н хх бп),) д) Для транзистора с шириной базы 0,4 мкм н глубиной перехода эмпттер — база 2,4 мкм найти относительное изменение 5 .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
