Технология моп-имс с кремниевым затвором

Замена алюминиевых затворов кремниевыми повышает быст­родействие ИМС, значительно снижает пороговое напряжение (до 0,4 В) и уменьшает почти вдвое площадь прибора. Основное отличие данной технологии от обычной МОП-технологии состоит в том, что вместо алюминия для создания электродов затвора служит сильно легированный поликристаллический кремний. Уменьшение размеров приборов с кремниевыми затворами приводит к повышению выхода годных за счет возможности разме­щения на пластине большего числа ИМС. Поскольку число де­фектов на пластине остается неизменным, то соответственно мень­ше схем окажутся бракованными.

При изготовлении ИМС с каналами р-типа и кремниевыми за­творами, как и в случае обычных МОП-ИМС, требуется четыре операции маскирования. Исходным материалом служит пластина кремния n-типа. Еe окисляют и в оксиде вытравливают окна для каждого МОП-транзистора. После первой операции маскирования выращивают тонкий слой оксида и всю пластину покрывают слоем поликристаллического кремния. Этот слой маскируют и травят, в результате чего создаются области затво­ров и первого слоя межсоединений. Затем стравливают слой окси­да над будущими областями стоков и истоков. Именно на этом этапе реализуется одно из преимуществ ИМС с кремниевыми за­творами — самосовмещение: роль маски выполняют участки, по­крытые поликристаллическим кремнием; они предохраняют оксид над каналом от травления. Следующий этап — диффузия бора для образования областей истока и стока. Одновременно поликристаллический кремний леги­руется бором и превращается в низкоомный материал р-типа, что обеспечивает необходимую проводимость слоев из поликристал­лического кремния. Затем наносят еще один слой оксида кремния и проводят вскрытие контактных окон к истоку, стоку и затвору.

Основные этапы изготовления моп-имс с кремниевыми затворами:

а — выращивание оксида и нанесение поликрис­таллического кремния; б —диффузия бора для образования областей истока и стока и легиро­вания кремниевого затвора; в — нанесение слоя оксида кремния из кремнийорганических соеди­нений, маскирование и травление окон под контакты; г — алюминиевая металлизация и фор­мирование второго слоя межсоединений; 1 — по­ликристаллический кремний; 2— оксид; 3—кремниевая подложка; 4 — диффузионные слои; 5 — металлические контакты; 6 — конфигурация при­бора в плане

После этого всю поверхность покрывают алюминием, который маскируют и травят для формирования второго слоя межсоединений и омических контактов к областям приборов.

Процесс изготовления ИМС с кремниевыми затворами обладает большими возможностями, чем процесс создания обычных МОП-ИМС, т.к. поликристаллический кремний и наносимый на него слой оксида кремния защищают тонкий слой подзатворного оксида над каналом. Это позволяет реализовать одно из преимуществ ИМС с кремниевыми затворами – совместить изготовление биполярных и МОП-структур на одном кристалле с помощью обычных методов.