Маршрутная карта технологического процесса

n-ДМДП ИМС с поликремниевыми затворами.

№	Наименование операции	Режимы, реактивы	Параметры слоёв и пластин
1	Составление и маркировка партии пластин		КДБ-20 (100)
2	Химическая обработка
3	Окисление	1150С в атмосфере О2+Н2О	h = 0,55 мкм
4	Фотолитография 1. Вскрытие окон под активные области
5	Фотолитография 2. Создание маски для ионного легирования р-областей каналов
6	Ионное легирование бором. Формирование р-областей каналов	Е = 100 кэВ D = 8 мкКл
7	Термообработка р-канала (разгонка бора)	1150С	h = 6 – 8 мкм
8	Фотолитография 3. Создание маски для ионного легирования n+-областей стока, истока
9	Ионное легирование фосфора. Формирование областей n+-стоков, истоков	Е = 100 кэВ D = 7 мкКл
10	Термообработка n+-стоков, истоков (формирование короткого канала)	1150С	h = 1,5 – 2 мкм
11	Фотолитография 4. Создание маски для ионного легирования р+ охранных колец
12	Ионное легирование бором. Формирование р+ областей охранных колец	Е = 100 кэВ D = 450 мкКл
13	Термообработка р+ охранных колец (стабилизация структуры после ионного легирования)	1100С	h = 1,3 мкм
14	Фотолитография 5. Вскрытие окон для выращивания тонкого подзатворного окисла
15	Химическая обработка
16	Окисление (формирование подзатворного окисла)	1150С в атмосфере О2	h = 0,15 мкм
17	Осаждение поликремния		h = 0,5 мкм
18	Диффузионное легирование фосфором. Легирование областей поликремниевых затворов	900С	40 Ом/
19	Химическая обработка
20	Фотолитография 6. Формирование поликремниевых затворов
21	Химическая обработка
22	Фотолитография 7. Формирование контактных окон к истоку, стоку в тонком окисле
23	Осаждение ФСС (2%) для межслойной изоляции		h = 0,8 мкм
24	Термообработка
25	Фотолитография 8. Формирование контактных окон к стокам, истокам, затворам в слое ФСС
26	Плазмохимическая очистка
27	Напыление алюминия		h = 1,2 мкм 0,02 – 0,05 Ом/
28	Фотолитография 9. Формирование межэлементных соединений и контактных площадок
29	Адгезионный отжиг алюминия	500С
30	Осаждение защитного (пассивирующего) ФСС (1%)		h = 0,8 мкм
31	Фотолитография 10. Вскрытие окон в защитном слое к алюминиевым контактным площадкам
32	100% контроль параметров
33	Скрайбирование пластин
34	Ломка пластин на кристаллы
35	Посадка кристалла на основание корпуса
36	Термокомпрессионная приварка выводов
37	Герметизация корпуса
38	Маркировка микросхемы
39	Приёмосдаточные испытания
40	Упаковка микросхем

АППАРАТУРА

Для выполнения работы используется следующая аппаратура:

1. лабораторный макет, состоящий из кассет с образцами;

2. Микроскоп.

ВНИМАНИЕ! Пластины с образцами очень хрупки. После рассмотрения пластин сразу же вставьте их в кассету.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Рассмотреть под микроскопом образцы изделия, определить в какой последовательности они изготовлены. Для правильного определения названия технологической операции и их последовательности необходимо учесть следующие рекомендации:

а) найдите пластину с наименьшим количеством сформированных областей и определите операцию, выполненную на этой пластине.

б) затем найдите пластину, на которой вылнена следующая операция и определите ее наименование и т. д.

в) помните, что поверхность чистого кремния в окнах маскирующего окисла белая или светло-серая; поверхность чистого поликремния – желтого цвета; окисел на поверхности кремния может быть разного цвета, но области, которые сформированы одновременно, имеют одинаковый цвет;

2. Определите характерные признаки выбранных технологических операций

3. Произвести оптические измерения конструктивных параметров элементов МДП ИМС, для чего необходимо:

а) определить цену деления шкалы окуляра микроскопа;

б) найти по топологии измеряемый элемент;

в) для каждой области элемента МДП ИМС определить длину и ширину.

4. Нарисовать эскиз измеряемых элементов без соблюдения масштаба, но с указанием областей и выводов.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Назовите последовательность основных технологических операций ДМДП структур с поликремниевыми затворами.

2. Нарисуйте сечение n-канального ДМДП транзистора с поликремниевым затвором и укажите области стока, истока, затвора, канала.

3. Для чего МДП структурах нужен толстый окисел? Как его выращивают?

4. Почему для межслойной изоляции и пассивации используют фосфоросиликатное стекло?

5. Почему при изготовлении контактных окон к областям стока и истока используют две фотолитографии?

6. Почему производят легирование поликремниевого затвора?

7. Количество и назначение операций окисления при производстве ДМДП структур.

8. Количество и назначение операций ионного легирования и диффузии при производстве n-канальных ДМДП структур с поликремниевым затвором.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 7

ИЗУЧЕНИЕ ТЕХПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ

КМДП ИНТЕГРАЛЬНОЙ МИКРОСХЕМЫ.

Цель работы:

1. Ознакомиться с технологией КМДП ИМС.

2. Произвести оптические измерения конструктивных параметров.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Комплементарные МДП структуры содержат одновременно n-канальные и р-канальные МДП транзисторы. Конструкцию р-МДП транзисторов получают путём локального легирование бором исходной пластины, а для n-МДП транзисторов формируют р-карманы. В этих карманах формируют n-канальные МДП транзисторы путём локального легирования фосфором областей стока и истока. Область канала будет индуцироваться под областью затвора в р-МДП транзисторах при отрицательном напряжении на затворе относительно истока, а в n-МДП транзисторах при положительном напряжении относительно истока, превышающем пороговое напряжение. Длина наведённого канала ограничивается отрезком между областями стока и истока. В силу того, что основные носители (дырки) в р-МДП транзисторах имеют меньшую подвижность по сравнению с электронами, то для обеспечения равного быстродействия ширину р-канала необходимо увеличивать в 1,5 – 2 раза по сравнению с шириной n-каналов, если длина каналов обоих типов выполнена минимальной.

Достоинства КМДП структур: минимальное энергопотребление (особенно в статическом режиме), широкий диапазон питающих напряжений (3 – 15 В). Недостатки КМДП структур: разные конструктивные параметры n-МДП и р-МДП транзисторов при равном быстродействии, а так же наличие паразитных МДП транзисторов и тиристоров, которые приводят к наличию нежелательных связей и «защёлкиванию» схемы.

Особенности изготовления КМДП структур с поликремниевыми затворами и диэлектрической изоляцией. Для изготовления этих структур используют кремниевые пластины, легированные фосфором с ориентацией рабочей поверхности по плоскости (100). В поверхностном слое пластины сформированы диэлектрические карманы из двуокиси кремния для размещения элементов схемы. Диэлектрическая изоляция разделяет все активные элементы, исключает взаимодействие p и n переходов, которые создают паразитные тиристорные структуры. Диэлектрическая изоляция исключает «защёлкивание» (эффект сохранения открытого состояния паразитного тиристора до выключения питания) путём создания изоляционного барьера из SiO₂ между транзисторами n-МДП и р-МДП. Наряду с диэлектрической изоляцией применяют и охранные кольца n⁺ и р⁺, опоясывающие один или группу однотипных МДП транзисторов. Кроме ослабления паразитных связей, охранные кольца имеют контактные окна, что обеспечивает объединение отдельных островков кремния в единый кристалл (подложку).

Технология КМДП структур использует 5 ионных легирований с последующей термообработкой. Область стока и истока n-МДП транзисторов формируется вторым и четвёртым ионным легированием (операции 10 и 18), а области стока и истока р-МДП транзисторов формирует третьим и пятым ионным легированием (операции 14 и 21). Размер длины канала будет определяться режимом и длительностью стабилизирующей термообработки (операции 19, 22). Применение двойного легирования областей стока и истока обеспечивает хорошую воспроизводимость конструктивных параметров КМДП структур и повышение напряжения пробоя р-n переходов сток-подложка, исток-подложка до 35 – 40 В.

Второй особенностью технологии является применение поликремниевых затворов. Кроме снижения порогового напряжения МДП транзисторов, этот материал после диффузионного легирования фосфором (операция 27) используют в качестве межэлементных соединений, что повышает плотность размещения элементов на пластине.

КМДП технология включает выращивание качественного тонкого подзатворного окисла и ряд приёмов, стабилизирующих его параметры во времени.

Рисунок 7.1. Структура n-ДМДП

ФЛГ1 – ФЛГ12 – фотолитографии 1 – 12 в соответствии с маршрутной картой тех.процесса; l_к – длина канала.