хз / bis / Маршрут изготовления КМДП структуры

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.

1. 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, х_N = 0,033 мкм, 30 мин.

13.Осаждение нитрида кремния: Т = 750 ⁰С, х_N = 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

26. 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.

31. Нанесение поликремния: Т = 450 ⁰С, d = 0,3 мкм.

32. Окисление поликремния: Т = 870 ⁰С, пар,18 мин, х = 0,03 мкм.

33. ИЛ поликремния фосфором: Е = 60 кэВ, D = 700 мкКл/см² .

34. Отжиг поликремния: Т = 1100 ⁰С, 5 мин, сухой О₂.

35. Травление ФСС: на всю толщину до поликремния.

36. Травление окисла: на всю толщину до поликремния.

37. ФЛ 6: формирование затворов.

38. ПХТ нитрида кремния (селективно к окислу): d = 0.3 мкм.

39. Удаление фоторезиста, химическая очистка.

40. Окисление поликремния: Т = 950 ⁰С, 20 мин, сухой О₂ , Р = 2 атм.

41. ФЛ 7, формирование n⁺ – областей исток - сток.

42. ИЛ фосфором: Е =60 кэВ, D = 700мкКЛ/ см^-2.

43. Удаление фоторезиста, химическая очистка.

44. ФЛ 8, формирование р⁺ - областей исток – сток.

45. ИЛ бором : Е = 60 кэВ, D = 700мкКл/ см^-2.

46. Удаление фоторезиста, химическая обработка.

47. Отжиг структур, Т = 1100⁰ С, 5 мин.

48. Осаждение защитного окисла кремния, Т = 750⁰ С, х = 0,4 мкм.

49. ФЛ 9 по защитному окислу.

50. Травление плёнки окисла на х = 0,4 мкм.

51. Удаление фоторезиста.

52. Оплавление защитного окисла, Т = 900⁰ С.

53. ФЛ 10,формирование контактных окон.

54. Травление окисла в окнах до полного стравливания.

55. Удаление фоторезиста, химическая обработка.

56. Нанесение поликремния: Т = 450 ⁰С, d = 0,3 мкм.

57. Окисление поликремния: Т = 870 ⁰С, пар, 18 мин, х = 0,03 мкм.

58. Снятие фоторезиста, химическая обработка.

59. Осаждение фосфоросиликатного стекла, h = 1 мкм.

60. ФЛ 11 по ФСС.

61. ПХТ обработка окон.

62. Напыление металла (алюминий + 1% кремния) h = 1мкм.

63. ФЛ 12 по металлу.

64. Травление металла, h = 1 мкм.

65. Снятие фоторезиста, химическая обработка.

66. Вжигание алюминия, Т = 450⁰ С, 15 мин, сухой N₂.Цель операции вжигания: повышение адгезии алюминия и внедрение кремния в алюминий через контактные окна.

67. Измерение параметров структур.