И.Л. Кнунянц - Химическая энциклопедия, том 3 (1110089), страница 348
Текст из файла (страница 348)
используют также для йзготовления др, твердотельных приборов и устройств (напр., лазеры). П.т. основывается на создании в приповерхностном слое подложки областей с разл. типами проводимости или с разными кондентрациями примеси одного вида, в совокупности образующих структуру полупроводникового прыбора нли интегральной схемы. Преимуществ. распространение в качестве полупроводникового материала для подложек в П.т. получил монокрисгаллич. %. В ряде случаев используют сапфир, на пов-сть к-рого наращивают гетероэпитаксиальный слой (см.
Эяиюаксия) кремния я- или р-типа проводимости толщиной ок. 1 мкм. Области структур создаются локальным введением в подложку примесей (посредством диффузии из газовой фазы или ионной имплантации), осуществляемым через маску (обычно из пленки %О,), формируемую при помощи фатаяиязаграфии. Последовательно проводя процессы окисления (создание пленки %О, ), фотолитографии (образование маски) ы введения примесей, можно получить дегир. область любой требуемой конфигурации, а также внутри области с одним типом проводимости (уровнем концентрации примеси) создать др.
область с др. типом проводимости. Наличие на одыой стороне пластины выходов всех областей позволяет осуществить их хоммутапию в соответствии с заданной схемой при помощи пленочных металлич. проводников, формируемых также с помощью методов фотолитографии. П, т, обеспечивает возможность одноврем. ызготовления в едином технол. процессе большого числа (до песк.
сотен и даже тысяч) идентичных дискретных полупроводниковых приборов или интегральных схем иа одной пластине. Групповая обработка обеспечивает хорошую воспроизводимость параметров приборов я высокую производительность прн сравнительно низкой стоимости изделий. 1103 Пример изготовления биполярного я-р — и-транзистора методами П.т. представлен на рисунке. На подложке из монокристаллич. % окислением получают маскирующий слой %О,. В этом слое с помощью фотолитографии формируют окна для введения акцепторной примеси (В), в результате чего образуется базовая область транзистора (р-%). Затем пластину снова окисляют и во вновь образованной пленке %Оз повторной фотолитографией создают окна для формирования путем введения донорной примеси (Р) эмиттерной области и контакта к коллекторной области (и'-%).
В результате цикла окисление †фотолитограф вскрываются контактные окна к областям змиттера и коллектора. На подготовленную таким образом пластину наносят (иаяылемием вакуумным, пиролизом летучих металлоорг. саед. и др. способами) слой металла (чаще всего А!), из к-рого посредством фотолитографии формируют контактные площадки для присЬединения металлич. выводов к соответствующим областям транзистора. Схема взготоелеквя плаварпого бяполяркого -р- чрев»»гора: о-вскодпая пласчаве яз мо~окрксгаллвч, л 81 01 б- погле первого схяслснна 12-слой йю,); е-восле первой 8»чслягографяч обработке; с-восле создавая обчасчя базы р.п 131 в повторного оквслеыы; д-после второй бохолвчографпч. обребсмв; е-после созлывл облзсгей змкгмрз 14! е ковхакга к коллектору л'-81 (58 лс-косач трезвей фогммчогрефпч.
обребсчкя; з-после мечеллкзепкя А1 168 о-гоговая чравзясторвал счрукгурв псом чей»упса бохслячографяч. обрабогкв. Т, обр., осн. особенность П.т;повторяемость однотипных операций; типовой набор операций (окисление, фотолитография и легнрование), чередуясь, пояторяется носк. раз. Каждая такая последовательность онерадий (блок) формируе~ определенную часть структуры: базовую или эмиттерную область, слой разводви и т.д.
Изменяя число блоков, мохгно изготовлять любые приборы-от простых диодов (3 блока) до сложных интегральных схем (8 — !2 блоков). При этом осн. часть операций часто остается неизменной, а меняются только технол. режимы и шаблоны, используемые при фотолитографии. Подложки (пластины) получают разрезкой монокристаллов % (или др. материала) на пластины, к-рые затем шлифуют, подвергают управлению и полируют (см. палираваяие), чтобы получить пов-сть без наруш. слоя. Обработанные пластины тщательно очищают хим. нли плазменным (сухим) способом.
Для хим. очистки применяют смеси сильных окислителей (напр., НХО„НхО ) с к-тами (напр., с НхБОе), а также водный р-р ХНз. Ъосле хим. очистки пластйны промывают в деионизир. воде и сушат в центрифуге. Отмывка-одна из наиб. часто повторяуощихся операций П.т., при этом чистота воды имеет решающее значение. Сухая очистка в кислородной плазме применяется в осн. для удаления с пов-сти пластин оставшегося после фотолитогра- 1104 фни фоторезиста. Плазменные процессы все шире используются в П.т.
для очистки, травления, а также осаждения металлов и диэлектриков. Очищенные пластины с выращенным на них эпитакснальным слоем % или без него подвергают тсрмич. обработке, включающей окисление, диффузию примесей илн ионное легирование, отжиг пластины (в том случае, если примеси вводилнсь ионным легированнем), пиролитнч. осаждение тонких пленок нли их мимическое осазшдение пз газовой фазы, геттерированне. При реализации этих процессов осуществляется формирование активных областей и др. компонентов планарных структур. Вместе с тем термич. обработка приводит к возникновению мех. напряжений в пластине, вызывает образование дефектов, перераспределение примесей в объеме пластины н в приповерхностном слое.
Чтобы уменьшить отрицат. последствия, термич. обработку проводят при сравннтелъно невысоких т-рах (ннже 900 'С), а для ускорения процесса применяют разл, способы, напр. окисление Я проводят не в сухой, а во влажной среде при повыш. давлении. Для введения примесей все чаще вместо диффузии применяют ионное легирование (ионную нмплантацию), к-рос по сравнению с диффузией обладает рядом преимуществ †универсальност (возможность вводить практически любые в-ва в любую подложку), высокой воспроизводнмостью, возможностью управлять профилем распределения примеси и изменять концентрацию вводимых щзимесей в широких пределах. Пиролитнчсскн или хим. осаждением получают слои %О, (напр., пиролнзом %Н4 в присут.
О,), бтзХ4 (взаимод. ЯН4 илн ЙС14 с ННз) и полнкристаллич. % (напро пиролнзом ЯН в восстановит. среде) — наиб. распространенного материала для формирования затворов МОП-транзисторов (металл-оксид-полупроводник), резисторов, эмнттеров биполярных транзисторов, для изолядии компонентов интегральных схем.
По мере развития П. г, все большее значение приобретает геттерированне, сущность к-рого заключается в создании вне активной области структуры т.наз. стока, нли геттера,— области, где р-римость загрязняющих, быстро диффундирующих, рекомбинационно-активных примесей (Ап, Сп, Ре) намного выше, чем в др. областях, В результате возникает градиент концентрации примесей, к-рый обусловливает нх диффузию в сторону стока. Чаще всего сток создают на обратной стороне подложки, напр. диффузной Р с высокой концентрацией, мех. нарушением пов-сти подложки, легированием тяжелыми ионами с целью аморфизации %, рекристаллизацией приповерхностного слоя % под действием лазерного излучения.
Геттерированне обычно проводят в конце технол. цикла или повторяют его неоднократно. Фотолитография включает след. стадии: нанесение слоя фоторезнста на пленку бтОз, покрывающую кремниевую пластину; экспонирование слоя фотореэиста через фотошаблон-стеклянную пластину с множеством одинаковых рисунков областей прибора; проявление слоя фоторезиста; получение оксидной маски травлением пленки %Оз через окна в проявленном фоторезисте; удаление фоторезяста.
Используют фотолитографию контактную (фотошаблон контактирует со слоем фоторезиста) и проекционную, осуществляемую либо однократным проецированием фотошаблона смножеством структур на всю лов-сть пластины, либо пошаговым экспонированием, при к-ром на пластину с определенным сдвигом (шагом) многократно проецируют фотошаблон с изображением одной структуры Кроме фотолитографии используют также рентгеновскую и электронную литографию. Для создания контактов вначале на пов-сти пластины (в маскирующем слое ЯО,) формируют контактные окна, через к-рые затем напыляют металл, при этом образуются контактные площадки на периферии и соединит. дорожки между площадками и окнами; затем металл вжигают в пластины при 400-450'С в атмосфере Нз. 1105 ПЛАНИРОВАНИЕ 557 По окончании формирования приборных структур пластины разделяют на отдельные кристаллы, разрезая их алмазным диском (нанб.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
