Разработка основных этапов технологического процесса изготовления диффузионного резистора в составе ИМС

Реализуем процесс на установке наращивания эпитаксиальных слоев УНЭС-2П-КА, полный цикл работы которой состоит из следующих этапов:

. Загрузка пластин и герметизация реактора

. Продувка реактора азотом, затем водородом для вытеснения атмосферного воздуха

. Нагрев и выдержка в атмосфере водорода (восстановление окислов)

. Газовое травление с помощью HCl на глубину 1 - 2 мкм для удаления нарушенного и загрязненного слоя. По окончании - продувка водородом

. Снижение температуры до рабочего значения (1200 ºС), подача смеси H2, SiCl4 и PCl3 для наращивания слоя: скорость осаждения ~ 0.5 мкм / мин, время 10 - 15 мин. По окончании - продувка водородом

. Подача смеси CO2, SiCl4, H2 и осаждение окисной пленки SiO2. По окончании - продувка водородом

. Охлаждение в потоке водорода (плавное снижение мощности ВЧ-генератора)

. Продувка азотом, разгерметизация, выгрузка

. Окисление поверхности эпитаксиального слоя для создания защитной маски при разделительной диффузии.

Процесс окисления заключается в образовании окиси кремния, который получается при нагревании его поверхности в присутствии кислорода. Термически выращенный окисел SiO2 обладает наилучшими маскирующими свойствами и высокими электрическими параметрами. Склонность окиси кремния к стеклообразованию способствует получению беспористой плёнки. Хорошо растворяясь в плавиковой кислоте, SiO2 в то же время практически стабильна по отношению к смесям HF+HNO3 , что позволяет эффективно использовать её в качестве маски при селективном травлении кремния.

Процесс окисления выполняют в эпитаксиальных установках или в однозонных диффузионных печах со специальными газораспределительными устройствами. При окислении образуются химические связи между атомами и ионами поверхностного слоя кремния и атомами кислорода, в результате чего плотность поверхностных состояний уменьшается на несколько порядков по сравнению с атомарно-чистой поверхностью.

. Фотолитография для вскрытия окон под разделительную диффузию.

Разработка конструкции фотошаблонов. Фотошаблон представляет собой плоскопараллельную стеклянную пластину с нанесенным на поверхность непрозрачным рисунком элементов топологического слоя ИМС. Стеклянная основа фотошаблона при толщине до 10 мм не должна заметно поглощать ультрафиолетовое излучение и вызывать изменений размеров элементов рисунка и их относительного расположения в результате нагрева. В качестве материала основы используют оптические марки К-8 или кварцевые оптические марки КУ-1 и КУ-2 стекла, имеющие высокую прозрачность в ультрафиолетовой области спектра. Покрытие должно быть износостойким, чтобы выдерживать большое число циклов контактной печати без возникновения дефектов рисунка. Толщину покрытия выбирают в пределах 0.08-0.12 мкм

При разделительной диффузии нам необходимо ограничить область резистора от соседних элементов ИМС. Как следует из геометрического расчета, габаритные размеры резистора:

(L + 2L2) х (a) = (65.6 мкм + 2*25 мкм) х 25 мкм = 115.6 х 25 мкм

Внутренний размер же фотошаблона (при использовании негативного фоторезиста это будет та область, в которую проводится диффузия) должен быть несколько больше (см. рис.). Внешний размер фотошаблона возьмем на 10 мкм больше внутреннего. В результате получится конструкция следующего вида:

Рис.8. Часть шаблона под разделительную диффузию.

Причем это не весь фотошаблон, а только тот его участок, который предназначен для изолирования именно этого диффузионного резистора, т.к. процесс изолирования областей под отдельные элементы ИМС должен проходить в один этап.

При диффузии примеси р-типа и вскрытии контактных окон размеры фотошаблона должны строго совпадать с размерами резистора, так как именно диффузия акцепторной примеси определяет реальные размеры резистора:

Читайте также

Проектирование цифрового устройства для реализации типовых микроопераций
Разработать функциональную и принципиальную схему операционного устройства исходя из основных параметров по вариантам. Также требуется предоставить блок схемы алгоритмов выполнения опе ...

Проектирование дискретного устройства
На современном этапе развития транспорта наблюдается бурный рост темпов и объемов перевозок, особенно на железнодорожном транспорте в силу высокой скорости и невысокой стоимости грузопер ...

Проект внутризоновой ВОЛП на участке Новосибирск—Карасук
Научно-технический прогресс во многом определяется скоростью передачи информации и ее объемом. Возможность резкого увеличения объемов передаваемой информации наиболее полно реализуется ...