27.1 Изготовление биполярных имс с комбинированной изоляцией.

В основу изготовления полупроводниковых биполярных ИМС с комбинированной изоляцией положены процессы, обеспечивающие формирование элементов с изоляцией р-n-переходами их горизонтальных участков и диэлектриком — вертикальных боковых областей.

Для боковой изоляции используют оксид и нитрид кремния.

Основными процессами технологии биполярных ИМС с комбинированной изоляцией являются:

• изопланарная технология;

• эпипланарная технология;

• полипланарная технология.

Изопланарная технология. Процессы изопланарной технологии основаны на использовании кремниевых пластин с тонким (2—3 мкм) эпитаксиальным слоем, селективного термического окисления кремния на всю глубину эпитаксиального слоя вместо разделительной диффузии, проводимой в обычном планарно-эпитаксиальном процессе. Реализация такого процесса достигается использованием при маскировании на первых стадиях формирования структуры ИМС специфических свойств нитрида кремния Si3N4.

Имеются две разновидности изопланарной технологии: «Изопланар-I» и «Изопланар-II». При изготовлении ИМС по процессу «Изопланар- I» в качестве исходной используют кремниевую пластину р-типа с эпитаксиальным n-слоем и скрытым n+-слоем. Процесс «Изопланар-II» отличается тем, что в формируемой транзисторной структуре эмиттерные области боковой стороной выходят на изолирующий слой, а приконтактные области коллекторов формируются в самостоятельных «карманах» и соединяются с базово-эмиттерными областями скрытыми n+-слоями.

Эпипланарная технология. Данная технология является разновидностью изопланарного процесса, в котором изменена 27.2 Изготовление биполярных ИМС с комбинированной изоляцией.

последовательность формирования структур, а окончательная конструкция кристалла остается прежней. Процесс основан на локальном селективном эпитаксиальном наращивании кремния в окнах толстого оксида кремния.

Полипланарная технология. В основу полипланарной технологии положено вертикальное анизотропное травление кремния с ориентацией (110), что позволяет формировать в эпитаксиальном слое V-образные разделительные области для межэлементной изоляции. Различают две разновидности этой технологии: V-ATE-процесс и VIΡ-процесс.

Для формирования кристалла ИМС по V-ATE-процессу используют двухслойные кремниевые пластины р-типа с эпитаксиальным n-слоем и скрытыми n+-слоями, в которых локальной диффузией акцепторной примеси создают базовые области. Затем в условиях маскирования оксидом кремния производят травление V-образных канавок на всю глубину эпитаксиального слоя, после чего поверхность V-образных канавок покрывают тройным диэлектрическим слоем SiO2 —

Si3N4 — SiO2. После этого формируют локальные высоколегированные эмиттерные и приконтактные коллекторные области n+-типа. Завершают процесс металлизацией, для чего используют Al или трехслойную систему Ti— Pt — Au. При этом металлизированная разводка расположена на рельефной поверхности .

28. Изготовление мдп-имс.

Особенности технологии. Для технологии изготовления МДП-ИМС характерны следующие основные особенности, обусловленные конструкцией и структурой ИМС на МДП-транзисторах:

а) весь процесс изготовления сводится к формированию МДП-

транзисторов и соединений между ними, поскольку МДП-структуры используют не только в качестве транзисторов, но и как резисторыи конденсаторы, т.е. практически все схемные функции реализуются на одних МДП-структурах;

б) в технологических процессах отсутствуют операции по изоляции структур, так как в МДП-ИМС они не требуются из-за самоизоляции элементов;

в) внутрисхемные соединения выполняют не только с помощью алюминиевых металлических слоев, но и высоколегированных диффузионных слоев кремния и материала затвора (молибдена, поликристаллического кремния), значительно упрощая задачу многослойной разводки;

г) сравнительно легко в одном кристалле можно создавать МДП-транзисторы с различным типом электропроводности канала, что позволяет изготовлять МДП-ИМС с большими функциональными возможностями на комплементарных структурах (КМДП-ИМС);

д) отдельные технологические операции, особенно совмещение фотошаблонов при фотолитографии, диффузия, окисление и др., требуют прецизионного их проведения, поскольку размеры МДП-транзисторов значительно меньше биполярных, поэтому МДП-ИМС можно формировать с высокой плотностью размещения элементов.

ИМС на МДП-транзисторах изготовляют также по пленарной технологии, в основу которой положены известные процессы окисления поверхности кремния, фотолитографии слоя оксида и диффузии примесей во вскрытые окна.

Наиболее ответственный этап изготовления МДП-ИМС — создание диэлектрического слоя под затвором, к которому предъявляются особые требования: высокая электрическая прочность (E>=106 В/см), минимальная величина и стабильность зарядов в слое и др. Изоляцию затвора в кремниевых ИМС на МДП-транзисторах осуществляют с помощью оксида кремния Si02, который обладает достаточной электрической прочностью в тонких слоях. Однако слой SiO2 имеет довольно большой положительный объемный заряд, который необходимо стабилизировать в процессе изготовления и учитывать при проектировании.