3.2.1. Базовая технология мдп-имс

Несмотря на большое число технологических методов изготовления МДП-ИМС базовой технологией остается процесс изготовления МДП-ИМС с каналом p- или n- типа. В этой технологии для формирования заданной структуры служат те же физико-химические процессы, что и в технологии биполярных ИМС.

Один из основных (базовых) вариантов технологии МДП-ИМС - изготовление МДП - транзисторной структуры с каналом p- типа.

Исходным материалом для получения такой структуры служит пластина кремния n- типа толщиной 200…250 мкм с ориентацией рабочей поверхности по плоскости (100), поскольку при такой ориентации плотность поверхностных состояний примерно на порядок ниже, чем при ориентации (111). Концентрация легирующей примеси в подложке см^-3, ее удельное сопротивление 2,5-10 Ом·см.

Последовательность операций в этой технологии представлена на рис. 3.17.

После подготовки поверхности таких пластин (соответствующей очистки) термическим окислением создают маскирующий слой SiO₂ (рис. 3.17, а), в котором методом фотолитографии формируют окна под области истока и стока (рис. 3.17, б). После этого проводят двухстадийную диффузию бора и тем самым создают высоколегированные области стока и истока глубиной 1-2 мкм (рис. 3.17, в). Затем проводят фотолитографию окон под тонкий диэлектрик (под затвором) и тщательную очистку поверхности кремния (рис. 3.17, г). Процесс окисления (рис. 3.17, д) под подзатворный диэлектрик толщиной 0,1...0,15 мкм проводится в тщательно очищенном и осушенном кислороде при 1100...1200°С; принимаются меры предосторожности, исключающие кристаллизацию окисла, возникновение в нем механических напряжений и уменьшающие заряд в окисле.

Рис. 3.17. Последовательность основных технологических операций производства p-канальных МДП - микросхем с алюминиевыми затворами: а - термическое окисление исходной кремниевой пластины для нанесения маскирующего окисла; б - фотолитография для вскрытия окон вод диффузию акцепторной примеси в области истока и стока; в - формирование областей истока и стока; г - фотолитография дли создания тонкого подзатворного окисла; д -выращивание тонкого окисла и сухом кислороде; е - фотолитография для вскрытия окон под контакты; ж - нанесение пленки алюминия; з - фотолитография по алюминиевой пленке для создания разводки

Далее проводят фотолитографию – вскрытие окон под контакты и металлизацию алюминия, аналогично металлизации при создании ИМС на биполярных транзисторах (рис. 3.17, е, ж).

Недостатком технологии является значительное (около 3 мкм) перекрытие электродом затвора областей истока и стока. Наличие такого перекрытия определяется тем, что область канала формируется с использованием трех фотолитографий, что заставляет закладывать в фотошаблоны запасы на технологические разбросы и ошибки при совмещении. Эта технология позволяет получать МДП-транзисторы с индуцированным каналом p-типа, работающие в режиме обогащения.

Технология МДП - микросхем на n-канальных транзисторах. Вначале усилия разработчиков и технологов были направлены на создание n-канальных приборов в связи с большей, чем у дырок, подвижностью электронов, т. е. возможностью достижения большего быстродействия. Промышленное освоение n-канальной технологии стало возможным после того, как научились строго контролировать и стабилизировать свойства границы раздела p-Si-SiO₂. Эта n-канальная технология по последовательности и совокупности операций мало отличается от p-канальной за исключением того, что в ней используется подложка p-типа, а области истока и стока легируются примесью n-типа.