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 двухвходовой КМОП-схемы дешифратора 2 в 4
КМОП (комплементарная логика на транзисторах металл-оксид-полупроводник; англ. CMOS, Complementary-symmetry/metal-oxide semiconductor) - технология построения электронных схем. В те ...

Проектирование устройства автоматической компенсации доплеровской частоты для СДЦ РЛС 5Н84А
Широкое применение радиолокационной техники в военных целях (воздушная и наземная разведки, навигация, вывод на траекторию ракет различного назначения) вызвало в последние годы бурное р ...

Проектирование системы автоматического управления очистки стекла спортивного самолета
Задачи по управлению тем или иным явлением или процессом, возникающие в повседневной практической деятельности человека обширны и многообразны. Управление можно определить как совоку ...