- •Введение
- •1. Классификация интегральных микросхем
- •2. Технология изготовления полупроводниковых имс на основе биполярных структур
- •2.1. Электрическая изоляция элементов
- •2.2. Планарно-диффузионные технологии с изоляцией элементов p-n-переходами и резистивной изоляцией
- •2.3. Планарно-эпитаксиальные технологии с изоляцией элементов p-n-переходами
- •2.4. Планарно-эпитаксиальные технологии с диэлектрической изоляцией элементов
- •2.5. Технология изготовления имс с комбинированной изоляцией
- •2.6. Биполярные технологии изготовления бис и сбис
- •2.7. Технология совмещенных имс
- •2.8. Конструкции элементов полупроводниковых имс на биполярных структурах
- •2.8.1. Интегральные биполярные транзисторы
- •2.8.2. Многоэмиттерный транзистор
- •2.8.3. Многоколлекторные транзисторы
- •2.8.4. Транзистор с барьером Шоттки
- •2.8.5. Супербета транзистор
- •2.8.6. Транзисторы p-n-p
- •2.8.7. Быстродействующие транзисторы с уменьшенными размерами элементов
- •2.8.8. Транзисторы с эмиттерами на гетеропереходах
- •2.8.9. Эволюция конструктивно-технологических вариантов биполярных транзисторов
- •2.8.10. Интегральные диоды
- •2.8.11. Интегральные резисторы
- •2.8.12. Интегральные конденсаторы
- •3. Технология изготовления полупроводниковых имс на основе мдп - структур
- •3.1. Конструкции элементов полупроводниковых имс
- •3.1.1. Интегральные мдп - транзисторы
- •3.1.2. Вспомогательные элементы мдп-имс
- •3.1.3. Интегральные мдп - конденсаторы
- •3.2. Технология производства мдп-имс
- •3.2.1. Базовая технология мдп-имс
- •3.2.2. Самосовмещенная мтоп - технология
- •3.2.3. Технология двойной диффузии (дмдп - технология)
- •3.2.4. Технология с многослойным диэлектриком
- •3.2.5. Технология комплементарных мдп-имс (кмдп - технология)
- •3.2.8. Технология мдп сбис полупроводниковых постоянных запоминающих устройств (мдп сбис ппзу - технология)
- •3.2.9. Технология имс на основе приборов с зарядовой связью (пзс - технология)
- •3.3. Некоторые конструктивно-технологические проблемы субмикронных мдп - структур
- •3.3.1. Короткоканальные эффекты
- •3.3.2. Проблемы масштабирования
- •3.3.3. Подзатворные диэлектрики
- •3.3.4. Формирование сток – истоковых областей
- •3.3.5. Формирование области канала
- •3.3.6. Формирование затвора
- •4. Технология производства биполярно-полевых полупроводниковых имс
- •4.1. Конструкции элементов биполярно-полевых имс
- •4.1.1. Полевые транзисторы
- •4.1.2. Биполярно-полевая структура с биполярным и V-птуп - транзистором
- •4.1.3. Структура с биполярным и птуп – транзистором, полученная применением ионного легирования
- •4.1.4. Биполярно-полевая структура с высоким коэффициентом усиления биполярного транзистора
- •4.1.5. Структура биполярно-полевой каскодной схемы
- •4.1.6. Биполярно-полевая структура с высоким быстродействием
- •4.1.7. Биполярно-полевые структуры инжекционно-полевой логики (ипл - структуры)
- •4.1.8. Биполярно-полевые структуры с мдп - транзисторами (би-мдп - структуры)
- •4.2. Технология изготовления биполярно-полевых структур
- •4.2.1. Технология биполярно-полевых имс
- •4.2.2. Технология биполярно-полевых имс с птуп
- •5. Технология изготовления имс на основе полупроводников aiiibv
- •5.1. Элементы имс на полупроводниках группы aiiibv
- •5.1.1. Диоды
- •5.1.2. Биполярные транзисторы с гетеропереходами
- •5.1.3. Полевые транзисторы
- •5.2. Современные тенденции формирования aiiibv-структур
- •6. Переход от микро – к нанотехнологиям
- •6.1. Физические основы нанотехнологий в микроэлектронике
- •6.2. Элементы на основе наноэлектронных структур
- •6.2.1. Резонансно-туннельный диод
- •6.2.2. Металлический одноэлектронный транзистор
- •6.2.3. Спиновой полевой транзистор
- •6.2.4. Элементы молекулярной электроники
- •6.2.5. Структуры на основе квантовых точек и проволок
- •6.2.6. Электронные элементы на основе нанотрубок
- •6.3. Зондовые сканирующие нанотехнологии
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
5. Технология изготовления имс на основе полупроводников aiiibv
Полупроводники группы AIIIBV, в частности арсенид галлия (GaAs) привлекают внимание исследователей как перспективный материал для микроэлектроники благодаря ряду свойств. Важнейшим из них является высокая (в шесть раз большая, чем в кремнии) подвижность электронов в электрических полях низкой напряженности, что потенциально позволяет создать СВЧ - приборы с улучшенными характеристиками. Другое достоинство GaAs заключается в большой ширине его запрещенной зоны, что является необходимым условием работоспособности структур при повышенных температурах. Кроме того, малая величина времени жизни неосновных носителей и большая, чем у кремния, ширина запрещенной зоны делают GaAs более перспективным материалом для создания радиационно-стойких приборов и ИМС. Пластины GaAs могут обладать очень высокими значениями удельного сопротивления. Это позволяет использовать такой материал в качестве диэлектрика в интегральных схемах, предназначенных для работы в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн, и для изоляции структур в цифровых интегральных схемах.
Для создания гетероструктур материалов AIIIBV на подложках GaAs, предназначенных для изготовления высококачественных приборов, были разработаны сложные методы выращивания эпитаксиальных пленок. Оптические свойства таких гетероструктур открывают перспективы создания на одном кристалле GaAs элементов цифровых, сверхвысокочастотных и оптических устройств.
Однако имеются причины, затрудняющие практическую реализацию тех преимуществ, которые может дать применение GaAs в технологии микроэлектроники. Определенный недостаток арсенида галлия заключается в том, что он является двухкомпонентным соединением. В связи с этим приходится понижать максимальные температуры во время технологических процессов, предотвращая тем самым диссоциацию состава поверхности структур. Легирование с помощью процесса диффузии, нашедшее широкое применение при производстве кремниевых приборов, оказалось практически неприемлемым при переходе к GaAs. У арсенида галлия не существует и стабильного, легко формируемого естественного окисла, возможность получения которого у кремния явилась важным фактором при создании технологии производства кремниевых МОП - транзисторов. Поверхность GaAs более восприимчива к воздействию различных химических веществ, используемых в технологических процессах, что требует в ряде случаев разработки нового подхода к реализации этих процессов. Кроме того, GaAs весьма хрупкий материал и подвержен разрушению при технологической обработке /11/.
Тем не менее, преимущества, которые дает использование GaAs при создании некоторых типов приборов, стимулировали расширение его применения в течение нескольких последних лет несмотря на необходимость решения ряда непростых проблем.
5.1. Элементы имс на полупроводниках группы aiiibv
В настоящем разделе будут рассмотрены различные приборные структуры на GaAs и AlGaAs-GaAs, которые могут использоваться при создании аналоговых и цифровых ИМС. Эти структуры имеют разное назначение. Наиболее часто используемым элементом при разработке как цифровых, так и аналоговых ИМС, безусловно, является полевой транзистор на основе GaAs. Диоды Ганна и лавинно-пролетные диоды (ЛПД) не нашли широкого применения. По-видимому, они будут использоваться только при создании аналоговых ИС миллиметрового диапазона. Диоды Шоттки являются важным элементом многих ИМС. Их применяют в качестве варакторов и смесителей в аналоговых схемах, а также для сдвига уровней сигналов в цифровых ИМС. Гетероструктуры GaAs-AlGaAs представляются перспективными при создании как цифровых, так и аналоговых ИМС.