Планарлы-эпитаксиалды технология.
Транзистор,диод,резистор,конденсатор және ішкісхемалық байланыстан тұратын қарапайым ИМС-ты(3.21 a-сурет) құру,осы технология бойынша 3.21-суретте келтірілген(бұл суретте шегінде бір ғана схема қалыптасатын пластинаның бөлігі көрсетілген).
Басында бірдей геометриялық өлшеммен және берілген меншікті кедергімен сипатталған пластинаның партиясы құрылады.Отандық өнеркәсіпте диаметрі 60-100мм және қалыңдығы 0,2-0,4мм меншікті кедергісі 1-10 Ом·см болатын кремний пластинасы қолданылады.Пластинаны бетінің химиялық өңдеу жолымен тазартуға әкеледі.Осыдан кейін пластинаның бетін маскирующий окисел құру үшін қышқылдандырады.Қышқылдандыру 1150oC температурада құрағақ немесе ылғалды ауада бірзоналы диффузионды пеште өндіреді.
Содан кейін бірінші фотолитография жасап шығарады:оның мақсаты транзистордың коллекторлы облысында жасырын n+ қабатты қалыптастыру үшін кремний қышқылының маскирующий қабатында терезелерін ашу болып табылады.Қышқылда терезе арқылы сурьма немесе мышьяктың диифузиясын екә стадияда 1-2мкм тереңдікке жүргізеді;нәтижесінде транзистордағы коллектордың астына жақсы өткізетін n+ облыс қалыптасады.(3.21 ,б-сурет)
Осыдан кейін пластинаның барлық бетінен кремний қышқылын алып тастайды пластинаны тазалайды ,n-типті кремний қабатын хлоридты әдіспен 1200oC температурадаэпитаксиалды вертикалды реакторда өсіреді(3.21,в-сурет).Осыдан кейін қалыңдығы 8-12мкм меншікті кедергісі 0,1-1,0 Oм·см болатын кремний қабатын алады.
3.21-Сурет.Планарлы-эпитаксиалды технология бойынша шалаөткізгіш ИМС-терді қалыптастыру.
1-p-типті пластина;2-кремний қышқылы;3-жасырын n+ қабат;4-эпитаксиалды n+ қабат;5-базалы p-облыс;6-Эмиттерлі n+ облыс; 7-металдану;8-МДП-конденсатор;9-ДИОд;10-биполярлы транзистор;11-p-типті диффузионды резистор.
Қайталап термиялық қышқылдатқанда қалыңдығы 0,5-1мкм қышқыл қабаты және екінші фотолитографиямен бөлетін диффузияда маскирующий қабатта терезе қалыптастырады.
Одан кейін бөлетін диффузия көмегімен изоляциялайтын p-облысты қалыптастырады.Диффузияның бірінші стадиясын өте төмен температурада (1000oC) жүргізеді,ал екіншісін өте жоғары температурада (1200oC) құрғақ оттегі атмосферасында эпитаксиалды қабаттың барлық терңдігіне бордың енуге керекті уақытында жүргізеді.Сол сияқты p-облыспен изоляцияланған коллекторлы n-облыс құрылады.(3.21,d-сурет).Изоляцияланған n-облыста қоспа таралуы біркелкі,ал изоляциялайтын p-облыста Гаусс заңына бағынады.
Изоляцияланған n-облысқа транзистордың,резистордың,және диодтың базалық облыстарын құру үшін акцеторлы қоспаның диффузиясын жүргізеді.Ол үшін үшінші фотолитографиядағы окисті қабатта керекті номиналда элемент реализациясы үшін қажетті өлшемдегі терезелер құрылады.Бор қоспасының базалық диффузиясын екі стадияда жүргізеді.Бірінші стадияны 900-1000C температурада инертті ортада жүеге асырады,осыдан кейін пластинаның бетінен азотты немесе фтористо-водородный қышқылда боросиликатты стеклоны травление жасау арқылы кетіреді.
Екінші стадияны қышқылдық ортада өте жоғары температурада жүргізеді,нәтижесінде белгілі бір тереңдікке бордың қайта таралуы журеді.Осыдан кейін тереңдігі 2,5-3,5 мкм меншікті беттік кедергісі 150-300 Ом/квадрат болатын базалық облыстар құрылады,ал пластинаның бетінде кремний қышқылының қабаты.(3.21 е-сурет).
Осыдан кейін эмиттерлі n+ облысы қалыптасады,олар транзистордың эмиттері,диодтың катодтары,конденсатордың қоршауы,коллекторлы облыстарға омдық контакт,кейбір кезде ішкісхемалық байланыс қызметін атқарады.Осы пластина үшін төртінші фотолитографияны жүргізеді,оның көмегімен n-типті кремнийге эмиттерлі және контактылы облыстың астына окисті қабатта терезе қалыптасады.Эмиттерлі n+ облысты қалыптастыру фордың диффузиясын бір немесе екі стадияда 0,8-2мкм тереңдікке жүргізеді.Осыдан кейін меншікті беттік кедергісі 5-20 Ом/квадрат болатын жоғарылегірленген n+ облыс пайда болады.(3.21,ж-сурет).Бұл облыста қоспа таралуы erfic функциясына бағынады.
ИМС структурасын қалыптастыру процесі алюминий металлизациясы (3.21,з,и-сурет) жолымен ішкісхемалық байланысты құру жолымен аяқталады.
Дайын микросхемасы бар пластиналарды зондты установка көмегімен функциялауға бақылауға ұшыратады.Жарамсыз микросхемаларды краскамен таңбалайды,одан кейін пластиналарды кристалдарға бөледі,олардың ішіндегі жарамдыларын құрастыруға жібереді.
Берілген ИМС-ты дайындау типтік процесінің негізгі кемшілігі жоғары температуралық операцияда ертеректе қалыптасқан облыста қоспаның қайта таралу мүмкіндігі болып табылады.
3.22-Сурет.EPIC-технология бойынша шалаөткізгіш ИМС-терді қалыптастыру.
1-n-типті кремний пластинасы; 2-n+ жасырын қабат;3-кремний қышқылы;4-поликристалды кремний.
EPIC-технология.Осы технология бойынша қарапайым ИМС-ты(3.21,а-сурет) қалыптастыру 3.22-суретте көрсетілген.Алдымен меншікті кедергісі 0,1-10 Ом·см n-типті кремнийлі пластиналар партиясын қалыптастырады,одан кейін оны травлениемен химиялық өңдеуге ұшыратады.
Содан кейін бастапқы пластинаға 1-2 мкм тереңдікке сурьма немесе мышьяк дуффузиясымен пластинаның барлық ауданына жасырын n+ қабат қалыптастырады.Бұдан кейін пластинаның бетінде термиялық қышқылдану жолымен қышқылдың маскирующий қабаты құрылады.Фотолитография әдісімен бұл қабатта изоляцияланған облыс астына терезе құрады(3.22,a-сурет).
Пластинаның рельефті бетіне қалыңдығы шамамен 1мкм қышқыл қабатын жағады.(3,22в-сурет).Пластинаның бетінде қышқылдық жырашық( канавка) жағынан қалыңдығы 0,2-0,25 мм болатын поликристалдық қабат өсіреді.(3.22,г сурет)Берілген қабат болашақ ИМС-тың негізі болып табылады.
Осыдан кейін пластинаны n-типті кремний жағынан окисті қабатқа дейін сошлифовать етеді.(3.22,д-сурет).Осы арқылы n+ типті жасырын қабаты бар n-типті кремний облысын алады,олар бір-бірінен SiO2 қабатымен изоляцияланған.Бұл облыстарда қышқылдау,фотолитография,диффузия әдісімен микросхема элементтерін қалыптастырады.Келешектегі ИМС-ты дайындау процесін планарлы-эпитаксиальды технологиямен жүзеге асырады.
EPIC-технология элементтер арасында изоляция алуға мүмкіндік береді,тұрақты жәнеайнымалы токпен,себебі окисті қабатпен құрылған сыйымдылық өте аз болуы мүмкін.Одан кейін EPIC-технология бір кристалда алтынды селективті диффузиялау жолымен жоғарыжиілікті және төменжиілікті диодтарды дайындауға мүмкіндік береді,сомен бірге n-p-n және p-n-p типті транзистордың бір кристалында дайындауды жеңілдетеді.Бұл технологиямен микроқуатты және тезәрекет ететін цифрлы және жоғары жиілікті аналогты ИМС-ты дайындау тиімді болады.
Бұл технологияның негізгі кемшілігі планарлы-эпитаксиалдыға қарағанда оның бағасы өте қымбат болады.