74) Основные подходы в планетарной технологии

В серийной промышленности для создания р–n-переходов широко используется способ введения легирующих примесей диффузионным легированием. Это один из важнейших этапов в планарной технологии, в основе которой лежат следующие процессы:

• нанесение на монокристаллическую пластину полупроводникового материала пленки, непроницаемой для диффузанта;

• вскрытие в пленке окон нужной конфигурации;

• диффузия легирующих примесей сквозь окна для создания р–n-перехода;

• другие операции, необходимые для создания прибора.

В качестве примера рассмотрим схему изготовления кремниевого транзистора.

75) Схема изготовления кремневого резистора

76) Бестигельная зонная плавка кремния.

Для нужд электронной техники требуются материалы, в том числе и кремний, ультравысокой степени чистоты. Поэтому на стадии выращивания монокристаллов кремний подвергают многократной очистке. Высокая стоимость монокристаллического кремния полупроводниковой чистоты объясняется сложностью очистки из-за значительной химической активности Si в расплавленном состоянии (может реагировать с материалом тигля). Для очистки кремния применяют бестигельную зонную плавку (очистку).

В этом методе плавление поликристаллического слитка 4 осуществляется с помощью высокочастотного индуктора 3.

Узкая расплавленная зона 2 продвигается по слитку снизу вверх и удерживается между твердыми частями слитка силами поверхностного натяжения. После охлаждения расплавленного материала образуется монокристалл 1. Процесс проводится в вакууме либо в атмосфере водорода или инертных газов.

При плавке в вакууме наряду с оттеснением примесей в жидкую фазу происходит их испарение из расплава, поэтому эффективная очистка достигается даже после одного прохода жидкой зоны по слитку. Диаметр получаемых кристаллов достигает 300 мм. Выращивание легированных монокристаллов осуществляется обычно методом Чохральского.

77) Требования к подложкам. Получение защитных пленок.

Так как планарная технология подразумевает активное использование поверхностей подложки и формируемых слоев, свойства поверхности в значительной степени являются определяющими при изготовлении полупроводниковых приборов и устройств. Свойства не защищенной от внешних воздействий поверхности нестабильны, поскольку примеси, адсорбирующиеся на ней, создают дополнительные уровни в запрещенной зоне, что приводит к изменению электрических свойств. На поверхности кремния образуется оксидная пленка (SiO2) толщиной 1-5 нм. Для надежной защиты (пассивации) поверхности кремния и сформированных в нем р–n-переходов получают более толстые (0,2-1,2 мкм) пленки SiO2.

С этой целью чаще всего используют метод термического окисления в атмосфере чистого кислорода при 1100-1300 °С.

Получают стеклообразные пленки, близкие по свойствам к плавленому кварцу. Они легко травятся плавиковой кислотой (HF) и способны хорошо защищать кремний от диффузии фосфора и бора – основных легирующих элементов. Такие пленки одновременно используются в качестве маскирующих при проведении литографических процессов.

Более высокими пассивирующими и маскирующими свойствами обладают пленки нитрида кремния (Si3N4).