Технология изготовления полупроводниковых микросхем на основе биполярных транзисторов с диэлектрической изоляцией

Этот метод основан на изоляции элементов микросхемы друг от друга слоем двуокиси кремния на подложке из поликристаллического кремния. Существует несколько вариаций этого метода.

В первом варианте ЭПИК-процесса (рис. 9) на исходной пластине кремния pтипа вначале термическим окислением получают маскирующий слой окисла, проводят фотолитографию и локальную диффузию для формирования p+слоя. При второй фотолитографии в окисле создают окна для травления кремния в незащищенных окислом участках. Травлением получаются канавки глубиной 8 . 15 мкм и шириной 50 .70 мкм.

После удаления окисной маски на всю поверхность пластины из газовой фазы методом химического осаждения наносят слой окисла толщиной 1,0 .1,5 мкм. (Такой способ получения окисла в данном случае предпочтительнее, так как возникающие в толстых окисных пленках, выращенных методом термического окисления, большие механические напряжения приводят к изгибу пластин). На ней также осаждением из газовой фазы наращивают слой высокоомного поликристаллического кремния. Толщина его составляет 175 .200 мкм, т. е. примерно равна толщине кремниевой пластины. Перед выращиванием поликристаллического кремния поверхность окисла подвергается специальной обработке для облегчения образования центров кристаллизации.

После наращивания слоя поликристаллического кремния с противоположной стороны сошлифовывается или стравливается монокристаллический кремний pтипа почти на всю его глубину до дна вытравленных ранее канавок. Таким образом, получают области кремния pтипа со скрытыми слоями p+типа, утопленные в поликремнии, изолированные друг от друга окислом. В этих областях методами окисления, фотолитографии и диффузии формируют элементы микросхем. Дальнейший процесс изготовления, начиная с формирования базовых областей, проводится так же, как и в планарно-эпитаксиальной технологии.

Второй вариант ЭПИК-процесса используется для формирования транзистора с низкоомным коллектором (рис. 10). Исходной служит пластина p+кремния без эпитаксиального слоя. Первоначально осуществляются операции, аналогичные операциям, изображенным на рис. 9, (а-и) первого варианта, в результате которых получается структура, показанная на рис. 10, а. Профиль вытравленной канавки зависит от ориентации кремниевой пластины и состава выбранного травителя.

Для улучшения характеристик диэлектрической изоляции слой SiO2 иногда заменяют слоем Si3N4, двойными слоями SiO2 - Si3N4 или SiO2 SiC. Нитрид и карбид кремния обладают лучшими диэлектрическими свойствами, что ещё в большей степени уменьшает токи утечки и паразитные емкости и увеличивает пробивные напряжения. Карбид кремния, кроме того, отличается высокой твёрдостью, что облегчает механическое удаление кремния pтипа, так как позволяет легко фиксировать момент сошлифовки до уровня слоя карбида. ЭПИКпроцесс наиболее распространён среди методов полной диэлектрической изоляции.

Рис. 9. Изменение кремниевой подложки в процессе производства биполярных полупроводниковых микросхем с диэлектрической изоляцией элементов после:

а) - операций механической обработки; б) - формирования плёнки окисла на рабочей поверхности пластины методом термического окисления кремния; в - первой фотолитографии по пленке окисла для вскрытия окон под локальную диффузию донорной примеси; г) - механической обработки, химического полирования, окисления, фотолитографии, локальной диффузии примеси n-типа; д) - фотолитографии для вскрытия окон в окисле перед операцией локального травления кремния; е) - травления кремния; ж) - снятия окисла; з) - нанесения окисла, нитрида или карбида кремния; и) - осаждения из парогазовой фазы слоя высокоомного поликристаллического кремния толщиной около 200 мкм; к) - сошлифовывания монокристаллического кремния до получения изолированных диэлектриком карманов и получения рабочей поверхности высокого класса шероховатости;л) - окисления рабочей поверхности; м) - фотолитографии для вскрытия окон под базовую диффузию; н) - формирования базового слоя; о) - фотолитографии для вскрытия окон под эмиттерную диффузию; п) формирования эмиттерного слоя; р) - фотолитографии для вскрытия контактных окон; с - напыления пленки алюминия; т) - фотолитографии.

Читайте также

Разработка компьютерного измерительного комплекса вагона-лаборатории железнодорожной автоматики, телемеханики и связи
Измерительная техника - один из важнейших факторов ускорения научно-технического прогресса практически во всех отраслях народного хозяйства. Получение и обработка измерительной информа ...

Обучающая подсистема для лабораторного исследования характеристик замкнутых САУ в среде интернет
В последние десятилетия в зарубежных системах образования произошли существенные изменения, обусловленные бурным развитием научно-технического прогресса и его воздейст ...

Разработка конструкции и технологии производства охранной сигнализации на 8 объектов
Цель курсового проекта - разработка конструкции и технологии изготовления охранной сигнализации на 8 объектов. Исходные данные для разработки: задание на курсовое проектирование, прин ...