Полный технологический маршрут изготовления КМДП структуры.
1.Первым этапом изготовления интегральной микросхемы является подготовка самой кремниевой подложки – пластины. Подложка походит цикл изготовления слитка кремния, его ориентации, резки на пластины, шлифовки и полировки пластины.
В процессе резки слитки и пластины загрязняются жирами и органическими веществами, входящими в состав клеящих паст и мастик, частицами абразива, ворсинками различных материалов. Наконец, на поверхности всегда осаждается пыль из окружающего воздуха. Поэтому первой операцией изготовления ИМС является химическая очистка поверхности пластин. Эта операция делится на два процесса: химическая очистка в растворителях и химическое травление.
Очистка поверхности начинается с обработки пластины в органических растворителях. После механической полировки проводится химико-динамическое травление поверхности пластины в полимерном травителе HF:HNO3:CH3COOH = 1:3:1 с последующей отмывкой в деонизованной воде.
После очистки на поверхности пластин термическим окислением в
атмосфере водяного пара или влажного О2 при Т = 10000 С выращивается слой окисла толщиной 0,3 мкм.
При окислении в парах воды источником окислителя служит вода высокой чистоты (10 – 20 МОм*см), которая нагревается до температуры, достаточной для образования потока водяных паров. Окисление в парах воды используется редко, т. к. образующаяся при этом плёнка отличается рыхлостью.
Окисление во влажном О2 представляет комбинацию двух процессов: окисления в парах воды и в сухом О2. При этом может быть выбран режим, при котором скорость окисления будет как при окислении в парах воды, а качество оксида не намного хуже, чем при окислении в сухом О2.
3. ЖХТ окисла на 0.3 мкм.
4. Окисление кремния: Т = 11500 С в атмосфере влажного кислорода, толщина окисла 0,6 мкм. Он служит маской для проведения диффузии, для получения более плотной структуры и снижения плотности поверхностных состояний на границе разделе кремний – диэлектрик в том же объеме, проводится высокотемпературная обработка в инертной среде.
5. Фотолитография 1 для формирования р-кармана.
6. ЖХТ окисла в окнах: х = 0.6 мкм.
7. Удаление фоторезиста, химическая обработка.
8. Окисление: Т = 8500 С, 23 мин, в парах О2, x = 0,03 мкм.
9. Ионное легирование бором: Е = 60 кэВ, D = 2.5 мкКЛ/см-2.
10.Отжиг примеси в кармане: Т = 12000 С, сухой О2 300 мин.
11.Травление окисла на всю толщину.
12.Окисление: Т = 10000С, в сухом О2, хN = 0,033 мкм, 30 мин.
13.Осаждение нитрида кремния: Т = 750 0С, хN = 0.15-0,2 мкм.
(Недостатки SiO2: малая подвижность ионов щелочных металлов в них, сравнительно высокая пористость тонких плёнок, низкая диэлектрическая проницаемость 3,9, недостаточные свойства от воздействия влаги, кислорода, радиации. Поэтому двухслойные покрытия сочетают свойства двух диэлектриков. В качестве нижнего слоя используется термически выращенная двуокись Si, обеспечивающая наилучшие свойства границы раздела полупроводник – диэлектрик, а материал верхнего слоя выбирается исходя из требований по улучшению технологических или других свойств структуры. Для стабилизации заряда в системе полупроводник – диэлектрик, плёнки Si3N4 обладают высокой плотностью ловушек для электронов. Существуют условия для перезарядки ловушек (прямое туннелирование) носителей из полупроводника на границу раздела SiO2 – Si3N4 через тонкий слой окисла, поэтому толщина окисла должна быть 30 – 50 нм, это исключает возможность тунеллирования.)
14. Фотолитография 2, формирование изолирующих областей. Изоляция р – n переходом.
15. Плазмохимическое травление нитрида кремния до окисла 0,15-0,2 мкм.
16. Удаление фоторезиста, химическая обработка.
17. Фотолитография 3, охранные области р – типа.
18. Ионное легирование бором: Е = 60 кэВ, D = 500мкКЛ/см-2.
19. Снятие фоторезиста, химическая очистка.
20. Фотолитография 4, охранные области n – типа.
21. Ионное легирование фосфором: Е = 60 кэВ, D = 500мкКл/см-2.
22. Снятие фоторезиста , химическая очистка.
23. Травление окисла: х = 0,03-0,04 мкм.
24. Химическая очистка.
25. Отжиг легированных слоёв: Т = 11000 С, 5 мин
Окисление в парах воды. Т=11000 С, 55мин
х = 0.8 мкм, Р = 1.5 атм.
27. Плазмохимическое травление нитрида кремния х = 0,15–0,2 мкм.
28. Химическая очистка.
29. Химическая обработка поверхности кремния. Проверка полного удаления окисла в области затвора !
30. Окисление под затвором: Т = 11000 С, 10 мин, пар, х = 0,4 мкм.
Нанесение поликремния: Т = 450 0С, d = 0,3 мкм.
Окисление поликремния: Т = 870 0С, пар,18 мин, х = 0,03 мкм.
ИЛ поликремния фосфором: Е = 60 кэВ, D = 700 мкКл/см2 .
Отжиг поликремния: Т = 1100 0С, 5 мин, сухой О2.
Травление ФСС: на всю толщину до поликремния.
Травление окисла: на всю толщину до поликремния.
ФЛ 6: формирование затворов.
ПХТ нитрида кремния (селективно к окислу): d = 0.3 мкм.
Удаление фоторезиста, химическая очистка.
Окисление поликремния: Т = 950 0С, 20 мин, сухой О2 , Р = 2 атм.
ФЛ 7, формирование n+ – областей исток - сток.
ИЛ фосфором: Е =60 кэВ, D = 700мкКЛ/ см-2.
Удаление фоторезиста, химическая очистка.
ФЛ 8, формирование р+ - областей исток – сток.
ИЛ бором : Е = 60 кэВ, D = 700мкКл/ см-2.
Удаление фоторезиста, химическая обработка.
Отжиг структур, Т = 11000 С, 5 мин.
Осаждение защитного окисла кремния, Т = 7500 С, х = 0,4 мкм.
ФЛ 9 по защитному окислу.
Травление плёнки окисла на х = 0,4 мкм.
Удаление фоторезиста.
Оплавление защитного окисла, Т = 9000 С.
ФЛ 10,формирование контактных окон.
Травление окисла в окнах до полного стравливания.
Удаление фоторезиста, химическая обработка.
Нанесение поликремния: Т = 450 0С, d = 0,3 мкм.
Окисление поликремния: Т = 870 0С, пар, 18 мин, х = 0,03 мкм.
Снятие фоторезиста, химическая обработка.
Осаждение фосфоросиликатного стекла, h = 1 мкм.
ФЛ 11 по ФСС.
ПХТ обработка окон.
Напыление металла (алюминий + 1% кремния) h = 1мкм.
ФЛ 12 по металлу.
Травление металла, h = 1 мкм.
Снятие фоторезиста, химическая обработка.
Вжигание алюминия, Т = 4500 С, 15 мин, сухой N2.Цель операции вжигания: повышение адгезии алюминия и внедрение кремния в алюминий через контактные окна.
Измерение параметров структур.