25.4 Изготовление полупроводниковых биполярных имс с изоляцией р-п переходом.
сопротивлением 150—300 Ом/□, а на поверхности пластин — слой оксида кремния.
Затем формируют эмиттерные области n+-типа, которые служат эмиттерами транзисторов, катодами диодов, обкладками конденсаторов, омическими контактами к коллекторным областям. Для этого пластины подвергают четвертой фотолитографии, за счет чего получают окна в оксидном слое под эмиттерные и контактные области к кремнию n-типа. Формирование эмиттерных областей n+-типа осуществляется диффузией фосфора в одну или две стадии в кислородной среде.
Заканчивается процесс получения полупроводниковых структур ИМС созданием внутрисхемных соединений и формированием защитного покрытия. Для этого вначале с поверхности пластины удаляют фосфоросиликатное стекло, а затем поверхность пластин окисляют для получения защитного оксида толщиной около 1 мкм. Этот слой оксида является также маскирующим при создании омических контактов металл — полупроводник. С этой целью методом пятой фотолитографии вскрывают окна в слое оксида под омиче-
ские контакты, поверхность пластин тщательно очищают,
а затем термическим испарением в вакууме на поверхность пластин наносят слой алюминия толщиной 1 —1,5 мкм. Алюминий наносят равномерно на всю поверхность пластины. Затем поверхность алюминия подвергают фотогравировке с помощью шестой фотолитографии, чтобы получить
25.5 Изготовление полупроводниковых биполярных имс с изоляцией р-п переходом.
внутрисхемные соединения необходимой конфигурации и контактные площадки; термообработка пластин дает хорошие контакты. На заключительном этапе наносят защитный слой оксида кремния и фотолитографией в нем вскрывают окна к контактным площадкам.
В производственных условиях после каждого этапа формирования ИМС осуществляют контроль. Пластины с готовыми микросхемами контролируют на функционирование с помощью зондовых установок.
По стандартной планарно-эпитаксиальной технологии с разделительной диффузией изготовляют различные типы биполярных ИМС (ТТЛ, ТТЛШ, ЭСЛ и др). С помощью этой технолигии изготавливают например ОЗУ емкостью 1—4 К бит, ПЗУ емкостью 4—8 К бит.
26.1 Изготовление биполярных имс с диэлектрической изоляцией.
Технология изготовления биполярных ИМС с диэлектрической изоляцией предусматривает формирование кристаллов, в которых каждый элемент(транзисторная структура типа n-р-n) изолирован полностью слоем диэлектрика.
Для создания изолирующих областей применяют оксид и нитрид кремния, поликристаллический кремний, стекло, ситалл, керамику, а также воздушную изоляцию. При этом используют как монокристаллические пластины кремния, так и заказные пластины поликристаллического кремния с «карманами» монокристаллического кремния, а также пластины типа КНС (кремний на сапфире). В зависимости от используемого материала и способна возможных технологических реализаций метода диэлектрической изоляции разработаны следующие типовые процессы:
EPIC-технология;
декаль-технология;
КНС-технология.
EPIC-технология. Данная технология основана на получении изолирующих областей из слоев оксида (нитрида) кремния и поликристаллического кремния. В зависимости от последовательности их формирования EPIC-технология имеет несколько модификаций. Последовательность формирования простой ИМС на биполярных транзисторах с диэлектрической изоляцией элементов слоем оксида кремния представлена на рисунок.(через лдну страницу!!!) Затем в исходных пластинах n-типа диффузией сурьмы или мышьяка на глубину 1—2 мкм формируется скрытый n+-слой по всей площади пластины. Путем термического окисления пластин со стороны n+-слоя на 26.2 Изготовление биполярных ИМС с диэлектрической изоляцией.
поверхности пластины получают маскирующий слой оксида. Методом первой фотолитографии в этом слое создают окна под изоляционные области (рисунок 2.3.32, а), а за счет травления кремния в не защищенных оксидом участках канавки глубиной 8—15 мкм (рисунок 2.3.32, б). Для получения на рельефной поверхности пластины слоя оксида толщиной около 1 мкм используют пиролиз силана или термическое окисление (рисунок 2.3.32, в). На поверхности пластин со стороны окисленных канавок наращивается поликристаллический кремний толщиной 0,2—0,25 мкм (рисунок 2.3.32, г), который является основанием (подложкой) будущей ИМС.
Данный технологический процесс позволяет получить хорошую изоляцию между элементами как по постоянному, так и по переменному току, по скольку емкость, образованная слоем оксида, может быть очень малой (30пФ/мм2 при слое оксида кремния толщиной 1 мкм).
Декаль-технология. Эта технология основана на создании изоляции воздушными зазорами, с помощью которых элементы ИМС отделены друг от друга с боковых сторон. При этом элементы ИМС удерживаются на едином конструктивном основании. По декаль-технологии изготовляют ИМС с балочными выводами, которые выполняют роль электрических соединений и механической опоры кристалла.
КНС-технология. Весьма перспективная технология кремния на сапфире(КНС) является разновидностью технологии с воздушной изоляцией. Она предусматривает создание изолированных островков кремния с помощью избирательного травления эпитаксиального слоя монокристаллического 26. 26.2 26.3 Изготовление биполярных ИМС с диэлектрической изоляцией.
кремния, выращенного на поверхности сапфировой подложки (используется структура типа КНД-кремний на диэлектрике), и последующее формирование в этих островках элементов ИМС по обычной планарной технологии. КНС-технология применима для изготовления как биполярных, так и МДП-ИМС, где она наиболее целесообразна.
