34. Диффузия примесей, эпитаксия, напыление.

Диффузия примесей через окна в маске осуществляется диффузия примесей в полупроводник в необходимых местах. Для этого кремниевые пластины с будущими ИС помещают в так называемую диффузионную печь. В ней создается атмосфера, содержащая донорную или акцепторную примесь в газообразном состоянии при высокой температуре. Примесь проникает через окна в полупроводник и превращает его в полупроводник n- или p- типа. Концентрация примеси в полупроводнике тем больше, чем больше температура и время такой обработки.

Эпитаксия - выращивание монокристаллического слоя на подложке с заданной проводимостью. Для этого кремниевую подложку помещают в атмосферу, содержащую газообразный атомарный кремний. Атомы кремния оседают на поверхности подложки в строгом порядке, повторяющем кристаллическую структуру подложки. Если в атмосферу газообразного кремния добавлена газообразная донорная или акцепторная примесь, наращенный слой будет полупроводником n- или p- типа.

Напыление При изготовлении ИС применяется также операция напыления самых различных веществ – металлов, диэлектриков, полупроводников. Для этого напыляемое вещество нагревается в вакууме до температуры испарения. Пары вещества, оседая на всех холодных поверхностях, например, на подложке, конденсируются, т.е. возвращаются в твёрдое состояние. Толщина напыленного слоя зависит, прежде всего, от длительности такой операции. С помощью напыления, в частности, создаются металлические плёнки, образующие контакты металл-полупроводник и проводники между элементами

35. Устройство и изготовление интегрального мдп транзистора.

Изготовление интегрального МДП-транзистора основано на планарной технологии, при которой все структуры формируются со стороны одной поверхности полупроводниковой пластины (обычно кремния p-типа для n-канальных транзисторов).

Устройство МДП-транзистора

Интегральный МДП-транзистор состоит из следующих элементов:

• Подложка: Кристалл полупроводника (например, кремний p-типа), служащий основой.

• Исток (Source) и Сток (Drain): Две сильнолегированные области с типом проводимости, противоположным подложке ( для p-подложки).

• Затвор (Gate): Электрод (обычно из поликристаллического кремния), расположенный над промежутком между истоком и стоком.

• Подзатворный диэлектрик: Тонкий слой диоксида кремния ( ), изолирующий затвор от полупроводника.

• Канал: Тонкий приповерхностный слой под затвором, в котором при подаче напряжения инвертируется тип проводимости и протекает ток.

Этапы изготовления (технологический цикл)

1. Подготовка подложки и оксидирование: На поверхности кремниевой пластины выращивается слой «толстого» полевого диоксида кремния ( ) для изоляции будущих приборов друг от друга.

2. Первая фотолитография (формирование активных областей): С помощью фоторезиста и ультрафиолетового облучения в слое оксида вытравливаются «окна» там, где будут располагаться транзисторы.

3. Формирование тонкого диэлектрика: В окнах выращивается слой высококачественного «тонкого» подзатворного оксида.

4. Осаждение и формирование затвора: На всю поверхность наносится слой поликристаллического кремния. С помощью второй фотолитографии удаляются излишки, оставляя только полоски затворов над будущими каналами.

5. Легирование истока и стока (Самосовмещение): Проводится ионная имплантация примесей (например, фосфора или мышьяка для n-канала). Затвор служит маской: примеси проникают в кремний только там, где нет поликремния и толстого оксида. Так формируются области истока и стока, строго выровненные относительно затвора.

6. Межслойная изоляция: Вся структура покрывается слоем защитного диэлектрика.

7. Третья фотолитография (контактные окна): В диэлектрике вытравливаются отверстия для доступа к областям истока, стока и затвора.

8. Металлизация: Наносится слой металла (алюминий или медь) и с помощью четвертой фотолитографии формируется рисунок межсоединений (разводка). Ключевая особенность интегрального исполнения: В отличие от дискретных приборов, интегральный транзистор должен быть изолирован от соседей по подложке. В современных схемах это достигается либо с помощью диэлектрической изоляции (STI — мелкие канавки, заполненные оксидом), либо обратным смещением переходов между стоком/истоком и подложкой.