2.6 Кремниевые пластины с эпс

Эпитаксиальные кремниевые структуры выпускаются в виде круглых пластин диаметром 60, 80, 100 и 125 мм, толщиной 200...400 мкм. Принято обозначать марку эпитаксиальной структуры в виде дроби, в числителе которой дается характеристика эпитаксиального слоя, а в знаменателе — характеристика кремниевой подложки. Перед дробью ставится цифра, указывающая диаметр эпитаксиальной структуры.

7 КЭФ 0,3

Пример:

Обозначение расшифровывается следующим образом: пластина 100 мм с эпитаксиальной пленкой кремния электронной проводимости, легированной фосфором, с удельным объемным сопротивлением 0,3 Омсм, толщиной 7 мкм, выращенной на кремниевой ориентированной по плоскости (111) подложке с дырочной проводимостью, легированной бором, с удельным сопротивлением 10 Омсм, толщиной 200 мкм.

Дополнительные параметры структуры, например диффузионная длина или время жизни носителей заряда, плотность дислокаций и другие, указываются в паспорте на структуру.

2.7 Кремниевые пластины с эпс и скрытыми слоями

Такие структуры изготавливаются по специальным заказам под конкретную полупроводниковую микросхему, так как положение скрытого слоя строго определено размещением элементов (топологией) в микросхеме.

В обозначении указываются [2]:

• диаметр пластины (60, 80, 100 и 125) мм;

• толщина пластины (300...400) мкм;

• толщина эпитаксиального слоя (6,0...15) мкм с допуском ±10 %;

• удельное сопротивление эпитаксиального слоя (0,15...5,0) Омсм;

• толщина скрытого слоя (2,5...10) мкм;

• поверхностное сопротивление скрытого слоя (5...50) Ом.

Структура со скрытым слоем обозначается и расшифровывается согласно приводимому [1, 2] далее примеру:

— кремниевая эпитаксиальная структура диаметром 100 мм, полученная на кремниевой подложке толщиной 300 мкм с дырочной проводимостью, легированная бором, с удельным объемным сопротивлением 10 Ом·см, ориентированная по кристаллографической плоскости (111); эпитаксиальный слой толщиной 7 мкм имеет электронную проводимость, легирован фосфором, с объемным удельным сопротивлением 0,3 Омсм; скрытый слой толщиной 2,5 мкм имеет электронную проводимость, легирован сурьмой, поверхностное удельное сопротивление скрытого слоя 30 Ом. Сведения о скрытом слое указываются в числителе после знака косой черты с той особенностью, что число после буквенного обозначения типа проводимости и вида легирующего скрытый слой элемента (в данном случае после букв КЭС) показывает не объемное, а поверхностное сопротивление скрытого слоя.

2.8 Кремниевые пластины с полной диэлектрической изоляцией карманов

Пластины таких микросхем по расположению областей монокристаллического кремния, в которых формируют ее элементы, разделяют на два типа: подложки типа КВД (кремний в диэлектрике) и подложки типа КНД (кремний на диэлектрике). К диэлектрикам пластин (подложек) предъявляют следующие требования:

• материал подложки должен обладать малыми значениями тангенса угла диэлектрических потерь tgδ и диэлектрической проницаемости;

• механическая прочность подложки должна быть достаточной при небольшой ее толщине;

• рабочая поверхность подложки должна поддаваться обработке не ниже чем до 14-го класса чистоты;

• температурный коэффициент линейного расширения ТКЛР материала подложки должен быть согласован с ТКЛР монокристаллического кремния;

• материал подложки должен обладать высокой химической стойкостью к воздействию жидких и газовых сред, применяемых в производстве полупроводниковых микросхем;

• материал подложки должен иметь высокую теплопроводность для обеспечения отвода тепла от элементов микросхем.

Для подложек типа КНД этим требованиям удовлетворяют сапфир и шпинель, а для подложек типа КВД — специальное стекло марки С-40-2.

Структуры типа КНД получают гетероэпитаксией кремния на сапфировых подложках (КНС) толщиной 250...300 мкм. Их обозначают и расшифровывают следующим образом:

— это пластина с гетероэпитаксиальным слоем кремния толщиной 2 мкм, дырочной проводимости, легированным бором, с удельным объемным сопротивлением 15 Ом·см, выращенным на сапфировой подложке (в знаменателе буква «с») диаметром 60 мм и толщиной 250 мкм. Кристаллографическая ориентация эпитаксиальных слоев на структуре типа КНС устанавливается в плоскости (100).

Исполнение структур КНС затрудняется сложностью технологии выращивания бездефектных слоев.

Из структур КВД более распространен вариант КСДИ (кремниевая структура с полной диэлектрической изоляцией). Изготавливаются три варианта КСДИ, различающиеся как наличием скрытого слоя, так и его геометрией (рисунок. 2.10).Толщины структур равны (200±10) и (300±10) мкм при диаметрах пластин, равных 40 и 60 мм. Толщина изолированного кармана без скрытого слоя равна (7...20) мкм, со скрытым слоем — (10...25) мкм. Толщина скрытого слоя (5...8,5) мкм с допуском ±1мкм; толщина изолирующего окисла (1,5…3,5).

соответствует кремниевой пластине диаметром 60 мм с диэлектрической изоляцией; толщина монокристаллических областей из кремния электронной проводимости, легированного фосфором, с удельным сопротивлением 4,5 Ом·см с кристаллографической ориентацией (100) составляет 20 мкм. В квадратных скобках указывается наличие скрытого n⁺-слоя, легированного мышьяком (буква М) и выходящего на поверхность структуры. Если скрытый слой не имеет выхода на поверхность, эти данные заключаются в круглые скобки. В знаменателе указывается толщина структуры 300 мкм, вид диэлектрика 2,5 мкм. Структуры для микросхем с диэлектрической изоляцией могут создаваться на предприятиях, производящих ИС, но более целесообразно осуществлять их производство централизованно по заказам предприятий-изготовителей ИС.