2. Технологія виготовлення p-n переходів

   1. Особливость технології

Силіцій є основним напівпровідниковим матеріалом інтегрованої електроніки. Крім властивостей, які розглядалися вище, він має перева­ги над іншими напівпровідниковими матеріалами. На поверхні силіцію можна виростити щільну однорідну плівку діоксиду, стійку у широких межах температур.

Оксидна плівка може використовуватись як підзаслінний діелект­рик, селективна маска для локального проведення технологічних опе­рацій, захисний шар для р-n-переходів і всього кристала. Ці власти­вості силіцію підкреслюють його технологічність.

2.2 p-КАНАЛЬНА ТЕХНОЛОГІЯ ВИГОТОВЛЕННЯ

Історично склалося так, що першими у виробництві було освоєно інтегровані мікросхеми з каналом р-типу, тому р-канальна технологія стала основою для розвитку інших технологій. Розглянемо типову товстооксидну технологію виготовлення МДН-мікросхем із р-каналом.

Технологічний процес поділяють на дві частини: виготовлення криста­ла і складання мікросхем.

Виготовлення кристала. 1. Комплектування партії пластин. Вихід­ним матеріалом для виробництва р-канальних ІМС є високоякісні полі­ровані пластини силіцію я-типу, орієнтовані за площиною (111), з пито­мим опором 3-6 Ом • см.

2. Перше окиснення. Після якісного очищення на поверхні пластин вирощують суцільну плівку діоксиду силіцію завтовшки 0,15-0,5 мкм (рис. 2.2.1, а).

3. Перша фотолітографія. У суцільній плівці діоксиду силіцію ство­рюють вікна для проведення локальної дифузії бору (рис. 2.2.1, б). Ця маска визначає розміщення областей стоку та витоку МДН-транзисто- ра і підоксидних тунелів для виконання міжз'єднань провідників. Першу фотолітографію виконують з високою точністю, оскільки вона визначає відстань між витоком і стоком, тобто фотолітографічну довжину каналу

L_Ф/л.

2. Дифузія бору (перша стадія). Виконується у дифузійній печі за температури 1000-1100 °С з твердих, рідких або газових джерел

(В₂0₃, ВВr₃, В₂Н_б та ін.) (рис. 2.2.1, в).

2. Дифузія бору (друга стадія). Виконується за високої температури в окиснювальній атмосфері. Відбувається перерозподіл легуючої домішки в силіцій і нарощування захисного шару діоксиду силіцію на всій пла­стині, зокрема і над р-областями. Товстий шар захисного діоксиду си­ліцію можна також нанести на поверхню пластини хімічним осаджу­ванням. Незалежно від способу створення оксидного шару його товщи­на має бути 1-1,5 мкм (рис. 2.2.1, г).

3. Друга фотолітографія. Цією технологічною операцією повністю видаляють діоксид силіцію з областей під майбутнім заслоном і з місць розміщення контактів до р-областей. Вікно під заслін розміщують так, щоб зменшити перекриття заслоном областей витоку і стоку (рис. 2.2.1, д).

4. Окиснення областей під заслонами. Відразу після видалення товстого оксиду в місцях розміщення заслонів здійснюють операцію окиснення. Вирощують тонкий шар Si0₂ завтовшки 1000-1500 А в атмосфері сухого кисню. Оскільки під час цієї операції на межі силі- Цій-оксид утворюється заряд Q_ox, що впливає на порогову напругу МДН-транзистора, потрібно забезпечити високу повторюваність резуль­татів за Q_ox (рис. 2.2.1, е).

5. Третя фотолітографія. Видаляють тонку оксидну плівку з кон­тактних вікон до областей стоку й витоку (рис. 2.2.1, є).

6. Металізація. На поверхню пластини у вакуумі наносять суціль­ний шар металу. Найчастіше для металізації використовують алюміній. Товщина плівки дорівнює приблизно 1 мкм (рис. 2.2.1, ж).

7. Четверта фотолітографія. Виконують формотворення провідників і контактних площинок (рис. 2.2.1, з).

8. Нанесення захисного шару. Шар діоксиду силіцію наносять на поверхню хімічним осаджуванням.

9. П'ята фотолітографія. Видаляють оксидні плівки з контактних площинок, до яких на подальших операціях поєднуватимуть виводи.

10. Послідовність виконання технологічних операцій виготовлення МДН-мікросхеми зображено на рис. 2.2.1 на прикладі найскладнішого елемента - МДН-транзистора.

Складання та випробування МДН-мікросхем після закінчення вироб­ничого циклу виготовлення кристалічної структури на пластині вико­нується так

само, як і в інших напівпровідникових мікросхемах. Крім цього, потрібно врахувати такі особливості:

• необхідність захисту МДН ІМС від ураження статичним елект­ричним зарядом;

• потреба у спеціалізованому випробувальному обладнанні, особли­во для НВІС.