Большая техническая энциклопедия
2 3 6
A N P Q R S U
А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ИГ ИД ИЗ ИМ ИН ИО ИС ИЮ

Изолирующая диффузия

 
Изолирующая диффузия обычно осуществляется двумя этапами: первый - для введения примесей и создания области высокой концентрации примеси; второй является продолжительным циклом перераспределения, он должен обеспечить проникновение бора, образующего р-п переход на достаточную глубину.
Коллекторная изолирующая диффузия позволяет значительно сократить площадь, занимаемую элементом схемы. На подложке - типа со скрытым п - слоем выращивается эпитаксиальный слой р толщиной 1 - 2 мкм. Сквозь эпитаксиальный слой р проводится диффузия донорной примеси до смыкания со скрытым - слоем.
Окисление поверхности под. - ложки после изолирующей диффузии.| Вытравливание окон в слое SiOj под диффузию, используемую для формирования базы интегрального транзистора и резистора. После изолирующей диффузии незащищенные области р-типа подвергают окислению.
Схема изопланарного процесса. Изопланарный процесс сложнее процесса изолирующей диффузии, но он позволяет создавать в 2 раза меньшие элементы и увеличить выход годных ИМС. Таким образом, при наличии высокого быстродействия, радиационной стойкости и других преимуществ, присущих диэлектрической изоляции, метод обеспечивает плотность в размещении элементов, сравнимую с плотностью МОП приборов.
Резисторы интегральных микросхем. Отделение таких резисторов от остальной части производится методом изолирующей диффузии. Величина сопротивления зависит от размеров резнстив-ного слоя.
Следующая операция - окисление поверхности и травление окон для изолирующей диффузии, которая по завершении будет состоять из замкнутых участков / - типа, простирающихся от поверхности кремния через эпитаксиальный слой n - типа к подложке исходного материала р-типа. После этой операции эпитаксиальные слои - типа будут изолированы друг от друга областями р-типа: подложкой р-типа снизу и изоляционной р - об-ластью по сторонам.
Для учета влияния диффузии примесных атомов под край маскирующего оксида, а также растравливания оксида и ошибок, вносимых в процессе проведения фотолитографии, при составлении топологической схемы все элементы биполярной ИМС, кроме контактных площадок, необходимо размещать на расстоянии от края вскрытого окна под изолирующую диффузию, примерно равном удвоенной толщине эпитаксиального слоя.
Полупроводниковая интегральная микросхема. а - структура. б - эквивалентная электрическая схема. При изготовлении МОП-структуры не требуется создания изолирующего перехода. Требуемую для формирования этого перехода изолирующую диффузию нельзя провести без боковой диффузии, которая приводит к увеличению площади элемента.
Наиболее ответственной технологической операцией для транзисторов, полученных двойной диффузией, является создание контактных окон. Для транзисторов с эпи-таксиальной базой, изготовленных с применением изолирующей диффузии, наиболее ответственной операцией является фотолитография базы.
Разработка эскиза топологии ИМС, вычерчиваемого от руки в произвольном масштабе, но с сохранением приблизительного соотношения габаритных размеров элементов, может быть начата только после расчета геометрических размеров активных и пассивных элементов. При разработке эскиза топологии сначала определяют количество изолированных областей ( карманов), которые при изоляции обратно смещенным р - / г-переходом получают путем проведения процесса изолирующей диффузии примесных атомов одного из элементов третьей группы, например бора. Для рассматриваемого случая каждая изолированная область представляет собой область с электропроводностью п-типа, которая соответствует коллектору транзистора. Во многих случаях такие области содержат также скрытые высоколегированные слои с электропроводностью n - типа, введение которых в транзисторную структуру позволяет существенно улучшить их характеристики, что особенно существенно при работе транзистора в быстродействующих ключевых схемах. Из анализа принципиальной электрической схемы определяют количество коллекторов, имеющих различные потенциалы. Этим главным образом и определяется число необходимых изолированных областей.
Структура транзистора эпитаксиально.
Эпитамеиально - пЛ а нарная структура ( рис. 1.2, а) позволяет найти компромиссное решение. Здесь область коллектора, а также изолирующие области других элементов формируются путем э п и т а к с и и ( осаждения слоя монокристаллического равномерно легированного кремния / г-типа на подложку р-типа) и последующей изолирующей диффузии примеси р - типа. Последняя приводит к образованию изолированных областей, внутри которых диффузионным путем создаются элементы.
Транзистор с базовой изолирующей диффузией 14. Таким образом, коллекторные контакты п - типа, а для резисторов просто окружающие их и - слои одновременно служат изолирующими слоями. В КИД-структурах, как и в ИМС, изготовленных обычным методом, изоляция элементов обеспечивается с помощью обратно смещенного p - n - перехода. Но в КИД-структурах не проводится отдельная изолирующая диффузия, а используется коллекторная изолирующая диффузия, благодаря чему уменьшается число технологических операций и получается заметная экономия площади кристалла.
Изготовление биполярных транзисторов методом планарно-диффузионной технологии.| Изготовление биполярной транзисторной структуры с помощью эпи-таксиально-планарной технологии. Распределение примеси в такой тонкой пленке почти одинаково. Это позволяет получить практически очень четкий р-п переход. На рис. 9.4, б показана пластина после изолирующей диффузии, а на рис. 9.4, в - после диффузии.
Отдельные изолированные области в процессе эксплуатации ИМС должны быть разделены слоем полупроводникового материала противоположного типа электропроводности и областями объемного заряда обратно смещенных p - n - переходов. Изоляция будет надежной только тогда, когда изолирующие р-п-переходы не пробиваются и области их объемных зарядов не перекрываются. Это условие обеспечивается путем соответствующего выбора ширины вскрытого окна под изолирующую диффузию, которая в свою очередь зависит от параметров исходного полупроводникового материала и напряжения смещения р-я-перехода между изолированной областью и подложкой.
Таким образом, коллекторные контакты п - типа, а для резисторов просто окружающие их и - слои одновременно служат изолирующими слоями. В КИД-структурах, как и в ИМС, изготовленных обычным методом, изоляция элементов обеспечивается с помощью обратно смещенного p - n - перехода. Но в КИД-структурах не проводится отдельная изолирующая диффузия, а используется коллекторная изолирующая диффузия, благодаря чему уменьшается число технологических операций и получается заметная экономия площади кристалла.
Скрытый Л - СЛОЙ располагается под базовой областью интегрального транзистора и в принципе может простираться до площади непосредственно под коллекторным контактом. Фактическое расстояние между изолирующей стенкой р-типа и внутренними элементами транзисторной структуры сильно зависит от диффузии в боковых направлениях. При проектировании транзистора полупроводниковой ИМС следует особо учитывать, что длительность процесса изолирующей диффузии намного превышает длительность диффузии базовой примеси. Поэтому влияние диффузии в боковых - - направлениях при формировании изолированных областей и последующих процессах высокотемпературной обработки является очень существенным. Оптимальным считается такое расположение изолирующей стенки р-типа и внутренних элементов транзисторной структуры, при котором расстояние между ними составляет не менее удвоенной глубины эмиттерного перехода.
Влияние боковой диффузии на распределение атомов примеси края маски при диффузии из неограниченного ( а и ограниченного ( б. Скрытый п - слой располагается под базовой областью транзистора и в принципе может простираться до площади непосредственно под коллекторным контактом. Фактическое расстояние между изолирующей стенкой / 7-типа и внутренними элементами транзисторной структуры сильно зависят от диффузии в боковых направлениях. При проектировании транзистора полупроводниковой ИМС следует особо учитывать, что длительность процесса изолирующей диффузии намного превышает длительность диффузии атомов примеси, в процессе которой формируется базовая область. Поэтому влияние диффузии в боковых направлениях при формировании изолированных областей и последующих процессах высокотемпературной обработки является очень существенным. Оптимальным считается такое расположение изолирующей стенки р-типа и внутренних элементов транзисторной структуры, при котором расстояние между ними составляет не менее удвоенной глубины эмиттерного перехода.
Диффузия примеси р-типа, при которой происходит образование базы и резистора, проводится при температуре 1100 С. Это обеспечивает замедление процесса, что в свою очередь позволяет с большей степенью точности контролировать глубину р-я-пе-рехода, которая должна составлять - 3 мкм. Как и изолирующая диффузия, процесс формирования базы и резистора является двустадийным. В зависимости от номинального значения сопротивления резистора его конфигурация может быть самой различной. Как видно из рисунка, в рассматриваемом случае резистор выполнен в виде меандра, расположенного в центре островка кремния n - типа. Этот этап технологического процесса заканчивается повторным окислением поверхности подложки.
Окисел, частично оставшийся на поверхности подложки, играет роль своеобразного барьера, через который практически не диффундируют атомы примесей, поскольку их коэффициент диффузии в Si02 ничтожно мал по сравнению с коэффициентом диффузии в кремнии. Схематически процесс изолирующей диффузии иллюстрируется рис. 2.8. Этот процесс, который, как правило, проводят в два этапа, выбирают так, чтобы атомы акцепторной примеси продиффундирокали через эпитаксиальный - слой до поверхности исходной подложки р-типа. В результате образуется структура, показанная на рис. 2.9, а. Сформированные подобным образом области создают островки кремния - типа, окруженные областями р-типа. Следовательно, островки кремния ге-типа оказываются погруженными в кремний р-типа. Эти диоды выполняют роль изоляции, поскольку ток от одного островка кремния к другому не может протекать в любом направлении. Поэтому все островки кремния - типа являются электрически изолированными друг от друга.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11