Разработка основных этапов технологического процесса изготовления диффузионного резистора в составе ИМС

Опишем базовый процесс формирования диффузионного резистора:

Исходным материалом служит пластина кремния р-типа.

К пластинам предъявляют следующие требования:

. Совершенная кристаллическая решетка, плотность дислокаций не более 10 см-2

. Шероховатость поверхности пластины не ниже 14б - 14в классов (Rz = 0.05 - 0.032 мкм)

. Прогиб пластин не более 8 - 10 мкм

. Неплоскостность и неплоскопараллельность в пределах ± 10 мкм

. Разориентация поверхности относительно заданной кристаллографической плоскости не хуже ± 1º

6. Разнотолщинность пластин в пределах партии не больше ± 8 мкм, отклонение по диаметру ± 0.5 мм

. Наличие базового среза и фаски

Последовательность операций планарно-эпитаксиальной технологии производства биполярных полупроводниковых ИМС:

. Механическая обработка поверхности рабочей стороны кремниевой пластины р-типа до 14-го класса частоты и травление в парах плавиковой кислоты для удаления нарушенного слоя.

. Стравливание окисла и подготовка поверхности перед процессом эпитаксиального наращивания.

. Формирование эпитаксиальной структуры п-типа.

Эпитаксия - это процесс осаждения атомарного кремния на монокристаллическую кремниевую пластину, при котором получают пленку, являющуюся продолжением структуры пластины. При различных типах примеси в пластине и в выращиваемой пленке на границе их раздела образуется p-n-переход. В зависимости от агрегатного состояния источника атомов полупроводника и примеси для растущей пленки различают эпитаксию из газовой, жидкой и твердой фаз.

Мы будем использовать газофазную эпитаксию, как более простой в условиях серийного и массового производства метод, обеспечивающий высокое качество эпитаксиального слоя в кремниевой структуре.

Условия, обеспечивающие совершенство структуры эпитаксиального слоя:

1. химические реакции выделения атомов кремния и примеси должны быть гетерогенными;

2. необходимы высокая температура пластины и ограниченная скорость осаждения атомов, обеспечивающие высокую подвижность адсорбированных атомов на пластине;

. с поверхности пластины должны быть устранены механические повреждения и различного рода загрязнения.

При газофазной эпитаксии атомы кремния и примеси выделяются на пластине в результате химических реакций из соединений кремния и легирующего элемента.

Для выделения кремния из его соединений будем использовать реакцию восстановления:

SiCl4 + H2 → Si↓ + HCl

При осаждении примеси, т.е. атомов фосфора, используем PCl3:

PCl3 + H2 → P↓ + HCl

Реакцию, протекающую на границе газообразной и твердой фаз, можно условно представить в виде следующих стадий:

. Перенос веществ, участвующих в реакции, к поверхности пластины

. Адсорбция поверхностью реагирующих веществ

. Реакции на поверхности пластины

. Десорбция молекул побочных продуктов

. Перенос побочных продуктов в основной поток газа

. Занятие атомами узлов кристаллической решетки

Реализуем эту схему в установке с непрерывной подачей рабочей смеси через реактор - методом открытой трубы.

- Реактор; 2 - Держатель; 3 - Индуктор

Источники кремния SiCl4 и фосфора PCl3 - жидкие. Устройство газораспределения обеспечивает подачу газов, необходимых для выполнения полного цикла обработки. Водород играет роль реагента, а также газа-носителя для транспортировки паров SiCl4 и PCl3. Азот применяется для продувки системы. Хлористый водород применяется для травления пластин. Углекислый газ применяется для получения пленки SiO2 на поверхности эпитаксиальной пленки. Каждый из газов подается из баллона по отдельной магистрали, содержащей фильтр, регулятор давления, запорный вентиль, манометр, ротаметр (для измерения расхода газа) и клапан с электромагнитным управлением.

Читайте также

Построение внутренней памяти процессорной системы, состоящей из ПЗУ и статического ОЗУ
Построить внутреннюю память процессорной системы, состоящую из ПЗУ и статического ОЗУ. Процессорная система работает в реальном режиме. Разрядность ША - 20, ШД - 8. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ: ...

Проектирование междугородной магистрали между г. Кемерово – г. Лениск-Кузнецкий с использованием симметричного кабеля
Наше время, в особенности последние десять лет, характеризуется бурным развитием телекоммуникационных технологий. Наряду с появлением новых форм передачи информации, совершенствуются тра ...

Проектирование РЭА
При конструкторском проектировании РЭА (радиоэлектронной аппаратуры) решаются задачи, связанные с поиском наилучшего варианта конструкции, удовлетворяющего требованиям технического задан ...