3. Технология изготовления полупроводниковых имс на основе мдп - структур

ИМС со структурой металл-диэлектрик-полупроводник (МДП) получили широкое распространение и составляют значительную часть изделий, выпускаемых электронной промышленностью. Они занимают доминирующее положение при выпуске ИМС с высокой и средней степенью интеграции, полупроводниковых постоянных и оперативных запоминающих устройств – ПЗУ и ОЗУ, БИС микрокалькуляторов и микропроцессоров, изделий для микромощной аппаратуры, используемых в космических системах.

Благодаря своей высокой надежности и большой функциональной сложности МДП-БИС и ИМС позволяют строить более дешевую аппаратуру. При равной функциональной сложности они имеют меньшие геометрические размеры и, соответственно, более высокую плотность упаковки элементов чем микросхемы на биполярных транзисторах, а процесс их изготовления, как правило, проще.

Широкое внедрение МДП - транзисторной техники практически во все области электроники и особенно в интегральную электронику объясняется их уникальными свойствами: высокое, около 10¹⁵ Ом, входное сопротивление прибора для сигнала любой полярности; высокое быстродействие, почти такое же как у биполярных ИМС; простота построения логических схем и возможность создания схем, содержащих одни МДП - транзисторы; электрическая совместимость МДП-ИМС с биполярными схемами различных типов; реализация и развитие новых схемных принципов - динамическое хранение информации, память на МДП - транзисторах с нитридным диэлектриком и т.д.

Для технологии изготовления МДП-ИМС характерен ряд особенностей, обусловленных конструкцией и структурой самих ИМС на МДП - транзисторах. Основные из этих особенностей проявляются в следующем:

процесс изготовления сводится к формированию МДП - транзисторов и соединений между ними, поскольку МДП - транзисторы используются не только в качестве транзисторов, но также резисторов и конденсаторов, т. е. практически все схемные функции реализуются на одних МДП - структурах;

в технологических процессах отсутствуют операции, необходимые для изоляции структур, так как в МДП-ИМС ее не требуется;

внутрисхемные соединения выполняются с помощью не только алюминиевых металлических пленок, но и высоколегированных диффузионных слоев кремния и материала затвора (молибдена, поликристаллического кремния), тем самым значительно проще решается задача многослойной разводки;

сравнительно легко можно создавать на одном кристалле МДП - транзисторы с различным типом электропроводности канала, что позволяет изготовлять МДП-ИМС с большими функциональными возможностями на комплементарных структурах, так называемые КМДП-ИМС;

возможность формирования МДП – и биполярных транзисторов на общей подложке;

отдельные технологические операции, особенно совмещение фотошаблонов при фотолитографии, диффузия, окисление и др., требуют прецизионного их проведения, поскольку размеры МДП - транзисторов значительно меньше размеров биполярных транзисторов.

ИМС на МДП - транзисторах изготовляют по планарной технологии, широко распространенной в микроэлектронике.

Технология изготовления полупроводниковых ИМС на МДП-транзисторах значительно проще технологии изготовил биполярных микросхем, что обеспечивает более высокий процент выхода годных и меньшую стоимость. Общее число технологических операций в производстве МДП-ИМС составляет 45, а биполярных ИМС – 130.

При этом резко сокращается число высокотемпературных процессов, которые во многом влияют на процент выхода годных микросхем.

МДП-ИМС позволяют повысить гибкость и экономичность технических, схемных и технологических решений при разработке и производстве самой разнообразной электронной аппаратуры, в особенности ЭЦВМ.

К недостаткам схем на МДП-ИМС можно отнести высокий уровень затрат, связанных с их проектированием, внесением изменений в процессе разработки, тестовым контролем изделий и их упаковкой, меньшее по сравнению со схемами на биполярных транзисторах быстродействие, высокое напряжение питания, что затрудняет электрическое согласование МДП-БИС и ИМС со схемами на биполярных транзисторах. Несмотря па отмеченные недостатки, интегральные МДП - схемы являются широким классом полупроводниковых приборов и устройств, которые обеспечивают более высокую степень интеграции, чем биполярные схемы.