11.3.7. Диффузия в слоях арсенида галлия

Как известно, изготовление транзисторов на основе арсенида галлия GaAs вследствие большой подвижности носителей заряда существенно повышает их рабочие частоты по сравнению с кремниевыми.

Высокая упругость паров мышьяка затрудняет использование метода диффузии из газовой фазы. Основную трудность проведения диффузии в арсениде галлия GaAs представляет склонность этих составов к нарушению стехиометрии. Процесс обычно проводится в избытке мышьяка в два этапа. На первой низкотемпературной стадии формируется тонкий (не более 0,1 мкм) примесный слой. Перед высокотемператур­ным отжигом на второй стадии пластина арсенида галлия покрывается слоем оксида кремния, который предотвращает нарушение стехиометрии материала. Для защиты слоев арсе­нида галлия GaAs в ряде случаев также применяется фосфоросиликатное стекло толщиной около 0,5 мкм.

Применение оксидных слоев, легированных соответствую­щими примесями, позволяет использовать эти слои не только в качестве защитных масок, но и как источники диффунди­рующего вещества. При высоких значениях коэффициента диффузии примесей в арсениде галлия даже при больших толщинах оксидного слоя трудно организовать источник бес­конечной мощности. В этих условиях глубина залегания р—n-перехода зависит от оксидного слоя.

11.4. Литография

11.4.1. Общие положения

Литографией называется процесс переноса геометрическо­го рисунка шаблона на поверхность кремниевой пластины. Шаблон обычно представляет собой плоскопараллельную стеклянную пластину с нанесенным на нее топологическим рисунком определенного уровня ИС. Применение этого ме­тода позволяет формировать многие схемные элементы, на­пример электроды затвора, металлические соединения, кон­тактные окна, полупроводниковые резисторы, емкости, диоды, транзисторы, колебательные контуры и т.д. Для создания ИС необходимо последовательно перенести на кремниевую пластину топологический рисунок с каждого шаблона.

Развитие микроэлектроники происходит в направлении уменьшения размеров приборов и усложнения схемных решений. В настоящее время промышленность подошла к необхо­димости получения линий шириной 0,25 мкм, точность выпол­нения топологического рисунка должна при этом составлять 0,1 мкм. Рисунок в литографических методах формируется (рис. 11.4.1) экспонированием светом, рентгеновским излучением

Рис. 11.4.1. Изменение ширины линий элементов ИС по годам при использовании литографических методов изготовления ИС

или электронным пучком и т. д. участков кремниевой пласти­ны с последующим проявлением скрытого изображения. Для экспонирования определенных в соответствии с топологией участков пластины в подавляющем большинстве случаев при­меняются фоточувствительные материалы. Эти материалы на­носятся в виде тонкой пленки на кремниевую пластину. По­следующие экспонирование и проявление изображения в фо­точувствительном материале позволяют удалить экспониро­ванные или неэкспонированные области пленки. Затем плас­тина подвергается травлению. Во время травления поверхност­ные области, защищенные пленкой, остаются нетронутыми. Способность защитной пленки не вступать во взаимодействие с травителем отражена в ее названии — резист, а при исполь­зовании видимого света для экспонирования — фоторезист. В конце литографического процесса происходит нанесение или наращивание нового слоя на кремниевую пластину.