Травление.
Микроэлектроника технологиясында әр түрлі материалдардың құрылымдық қабатын травление жасаудың әр түрлі әдістері кең қолданылады.Негізгі қызықтыратыны щалаөткізгіштік құрылымның қабатын өңдеу әдістері.
Шалаөткізгіштерді травление жасаудың олардың қабатын ерітіп сәйкес химиялық реагенттермен: (сілтілермен, қышқылдармен,олардың қоспасы және тұзбен ) өзара әрекеттесуімен қорытындыланады.Өңдеушіде шалаөткізгіш материалдардың өзара еруінің екі теориясы бар: химиялық және электрохимиялық.Химиялық теория бойынша шалаөткізгіштердің еруі екі саты бойынша жүреді.алдымен шалаөткізгіш қышқылданады.одан кейін ериді.Травление кезінде бұл процесс көп қайталанады.Бұдан травитель күшті қышқылдаушыдан және әр түрлі қоспасы бар ерітушіден тұрады.Электрохимиялық теория бойынша шалаөткізгіш пен травитель арасындағы әрекет былай тұжырымдалады:шалаөткізгіштің сыртында анодты және катодты микробөліктер болады,олардың арасында локальды ток пайда болады.Анодты бөлікте шалаөткізгіш ерітіндіге өтеді,ал катодтыда қышқылдаушының қалпына келтірілуі жүреді.Шалаөткізгіш пластинаның бетінің біркелкі өңделуі кезінде микроанодтар мен микрокатодтар бір бірімен үздіксіз орын алмасады.Химиялық травлениенің интенсификациясы үшін өндірілген пластинаның бетінде травительдің активті араластыруы үздіксіз қолданады.
Шалаөткізгішті травление жасау пластинаның сапалы бетін алу үшін және локальды шалаөткізгіш құрылымды алу үшін қолданылады.Пластинаны травление жасағаннан кейін шаюға ұшырайды яғни деионизацияланған суда өңдеушінің ізін өшіру үшін.
Металдану.Микросхеманың планарлы құрылымында ішкісхемалы байланыс жұқа металды қабықшаның көмегімен орындалады.жекеленгіш кремний оксидінің қабығына келтіреді.Ішкісхемалық байланысты құру процесі металдану деп аталады. Ішкісхемалық коммутацияның шалаөткізгіші ретінде қолданылатын .
Жұқа металл қабық керекті қасиетке ие болуы керек:шалаөткізгішпен тегістелмейтін контактты қамтамасыз ету,кремниймен және кремний екіоксидімен жақсы адгезиясының болуы,сонымен қатар төменгі үлесті кедергі жеткілікті,микросхема шығысын жалғастыру мүмкіндігінің болуы.Коммутация үшін алтын,никель,қорғасын,күміс,хром,Cr-Au,Ti-Au,Mo-Au жүйелері қызмет етеді.
Кремнийлі ИМС те коммутация үшін қазіргі күні алюминий кең қолданылады,ол келесі керекті қасиеттерге ие болады.
Бір металмен металдану құрылымды дайындауға мүмкіндік береді
Көлемді материалдың өткізгіштігіне жақын жоғары өткізгіштікке йе болады
Кремний және кремний екіоксидіне жақсы адгезияға ие болады.
Вакуумда жақсы буланады.
Фотолитография операциясын жүргізген кезде жақсы өңделеді,ол өткізгіштің керекті конфигурациясын алу үшін керек,алюминий қабықшасы Si және SiO2-ге әсер етпейтін өңдеуге жеңіл беріледі.
Байланыс алаңында бірен-саран қалатын SiO2-мен реакцияға түседі.
n+- және p-типті кремниймен төменомды контакт құрайды;
Al-Si жүйесінде әлсіз химиялық байланыс құрылмайды;
Қатты ерітінде күйінде алюминийде орналасқан кремний оның өткізгіштігін азайтпайды.
2.13-Сурет.Металданған ажыратып қоюды қалыптастыру тізімі.а-SiO2 қабатындағы фотолитография;б-Al пленкасын шаңдату;в-фоторезисті жағу;г-фоторезисті көрсету;д-Al травлениесі;в-фоторезисті кетіру.
Алюминийдің қабықшасына алтын және алюминий сымы жақсы қосылады;
Температураның циклдық өзгеруіне төзеді;
Атмосферадағы тотығудың тұруы
Радиацияға берік схемаға жеткілікті жақсы материал болып табылады;
Бағасы арзан болады.
Коммутацияны алюминий қабығының көмегімен кедесі технология бойынша жүзеге асырады.(2.13 сур).Шалаөткізгіш пластина көлеміндегі барлық структурасын құру операциясын бітіргеннен кейін оны SiO2 қабатымен жабады.Фотолитография әдісімен SiO2 қабатында, кремнийге байланысы болу керек жерде сәйкес өлшемдердің терезелерін ашады.(2.13 а).Одан кейін термиялық булану әдісімен вакуумда қалыңдығы 1 мкм бірыңғай алюминий қабықшасын қондырады.(2.13 б.сур).Арнайы жағдайда қабықшаның қалыңдығы 0,5 тен 2 мкм-ге дейін тербеледі.Көпқабатты металдану кезінде металдың бірінші қабығын келесі диэлектриктің қабығына қарағанда және екінші металл қабығына қарағанда жұқа қондырады. Алюминий қабығы 3*10-6 Ом*см салыстырмалы кедергіден тұрады,яғни көлемді алюминий (2,7*10-6 Ом*см) кедергісінен 10-20 % үлкен.Омдық кедергі квадраты 10-2-10-3 құрайды..Өткізгіш пен байланыс аумағының керекті суреті фотолитографиямен құрылады.(2.13 в-е).Өткізгіш сызығының ені және олардың арасы 6-10 мкм.Қазіргі уақытта кеңдігі 2,5 мкм болатын өткізетін жолақ құру толық қол жетімді және кеңдігі 1 мкм ден көптеу болатын алюминий жолағын жасау мүмкіндігі дәлелденді.
Кремнийге төменомдық контактты алу үшін суретті қондырғаннан кейін пластинаны термоөңдеуге ұшыратады.Қалыпты жағдайда пластинаны 550 градус температураға дейін қыздырады және бірнеше минут ұстап тұрады.Бұл операция кремнийдің алюминийде еруіне әкеледі.Температура төмендегенде кремний сұйық фазадан бөлінеді,алюминий концентрациясы 5*1018 атом/см3 болатын бөліктің бетінде рекристаллизациялық қабық р-типті электрөткізгіштікке ие болады.Содан кейін электрөткізгіштігі р-типті кремний облысына Аl қоспасын контакт құрғанда тек осы қоспаның концентрациясын көбейтеді.Электрөткізгіштігі n-типті кремний облысына контакт құрғанда ,егер оның концентрациясы 5*1018атом/см3 –тан аз болса кремнийге диффундирленген алюминий кремнийдің электрөткізгіштігін p-типке өзгертеді және осы жерде p-n өткел пайда болады,яғни тегістелген контакт.
n-p-n типті транзистордың эмиттерлік облысы ИМС-да қоспа концентрациясы қалыпты жағдайда 1021 атом/см3 болады,5*1018 атом/cм3 тан анағұрлым көп, сондықтан бұл облысқа контакт тегістелмеген болады.n-типті қоспа концентрациясы 5*1018 атом/cм3 тан төмен болатын коллекторлық облыс контактысында n-типті электрөткізгіш локальды бөлім құру керек.Еріту операциясы қатаң технологиялық режимді қадағалау барысында орындалу керек,әйтпесе алюминийдің токжүргізетін жолында жарылыс болуы мүмкін.
Айтылған әдіс негізінде ИМС әзірлеудің технологиялық процесі жасалады.