Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [ 13 ] 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

Глма 1

туры диффузии (рис. 1.26). Как видно из приведенных графиков, оксидный слой толщиной примерно 500 нм может с успехом служить маской почти при любом процессе диффузии. Он также служит достаточной защитой при ионном легировании, за исключением Тех случаев, когда используются ионы очень высоких энергий.


§5 10 2 5 100 2

q а.

1 ° г--\-г т- ттт I

5 1000


Рис. 1.26. Зависимость толщины маскирующего окисл,-, от параметров процесса ди!1)фузин: а - диффузия бора; б - диффузия фосфора. (S. К. Qhandx, Theory and practice о) microelectronics, Wiley, 1968.)

1.4.2. Использование окисла для пассивации планарных приборов. На рис, 1.27 схематически показано поперечное сечение р/г-перехода, полученного путем диффузии через окно в окисле. Поскольку диффузия представляет собой изотропный процесс,



она протекает не только в направлении, перпендикулярном поверхности, но и в боковых направлениях. Глубина перехода в вертикальном направлении обозначена Xj, а расстояние от края окна до боковой границы перехода, находящейся под окислом,- tjj. Эти величины связаны между собой соотношением tjj та 0,8xj. Таким образом, можно приближенно считать, что граница перехода на участках, находящихся под краем окисла, представляет собой четверть окружности с радиусом, равным глубине перехода.

Как видно на рисунке, место выхода перехода на поверхность кремния находится под слоем термически выращенного окисла,



Дисрсрузианнь11М , слай. р-типа

Тангенциальная аисрдуузия ла слай онисгла

ЛаВлажна л-тиаа


Рис. 1.27. Использование оксидного слоя в качестве маски при диффузии,

причем достаточно далеко от края окна. Слой окисла защищает переход от различных внешних воздействий, поэтому такой окисел называют пассивирующим. Видно также, что линия пересечения перехода с поверхностью кремния лежит в одной геометрической плоскости, поэтому такой переход называют планар-ным. При этом сам переход не является плоским: он имеет изогнутые участки, расположенные под краями диффузионного окна, В местах изгиба перехода напряженность электрического поля в переходе возрастает и напряжение пробоя перехода оказывается ниже, чем у плоского перехода с таким же распределением концентрации примеси.

Для получения рисунка окон в слое окисла требуется ряд технологических операций, образующих процесс фотолитографии. Этот процесс рассматривается в следующем разделе.

1.4.3. Окисление при высоком давлении. Скорость термического окисления может быть значительно повышена, если проводить его при давлениях, намного превышающих атмосферное. Скорость диффузии молекул окислителя в оксидном слое пропорциональна внешнему давлению. Так например, при давлении 10 ат скорость диффузии возрастает в 10 раз, значит, примерно Во столько же раз может быть уменьшено время окисления. Или *е можно оставить неизменным время окисления, но зато существенно снизить температуру проведения процесса. Если, напри-



мер, проводить окисление в парах воды при температуре 1200 С и давлении 1 ат в течение 36 мин, то полученный слой окисла будет иметь толщину 600 нм (0,6 мкм). Если же повысить давление до 10 ат, то мол(но получить такой же слой окисла за тот же период времени, но при температуре всего лишь 920 °С. Второй пример; проводя окисление в парах воды при температуре 920 С и давлении 1 ат в течение часа, получим слой окисла толщиной 200 нм, а увеличив давление до 10 ат, получим такой же слой окисла за тот же период времени, но при температуре 795 °С.

Возможность проведения процесса при более низкой температуре - одно из главкых преимуществ окисления при высоком давлении. Чем них-се температура процесса, тем меньше вероятность образования дефектов кристаллической решетки и тем слабее влияние обработки на характеристики структур, сформированных предыдущими процессами, например диффузией. Сокращение времени окисления полезно с точки зрения повышения производительности технологического оборудования. Главный недостаток этого процесса - высокие первоначальные затраты на оборудование.

1.5. Фотолитография

С помощью фотолитографии на поверхности кремниевой пластины можно получать рисунок схем или приборов с микроскопическими размерами элементов, размещая на одном кристалле площадью 1 см X 1 см до 10 000 транзисторов. Обычная фотолитографическая установка с ультрафиолетовым источником излучения дает возможность получать рисунок с размерами элементов или шириной линий всего 2 мкм. Используя для экспонирования электронное или рентгеновское излучение, можно сформировать рисунок с субмикронными (<\ мкм) размерами элементов. Уже получены приборы с минимальными размерами 0,2 мкм.

Фотолитографический процесс состоит из ряда технологических операций, которые описываются ниже.

/. Нанесение фоторезиста на центрифуге. В центр пластины кремния, удерживаемой в горизонтальном положении вакуумным присосом, помещают каплю светочувствительной жидкости, называемой фоторезистом. Затем пластина быстро приводится во вращение и вращается со скоростью 3000-7000 об/мин в течение 30-60 с. При этом большая часть фоторезиста сбрасывается с пластины и на поверхности кремния остается лишь пленка толщиной 500-1000 нм (рис. 1.28). Приближенно можно считать, что толщина полученного слоя фоторезиста обратно пропорциональна корню квадратному из скорости вращения.

Иногда перед нанесением фоторезиста пластины кремния отжигают при температуре не менее 100 °С, чтобы удалить влаг} с ее поверхности и таким путем улучшить адгезию фоторезисте!.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [ 13 ] 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193