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

Чаще всего используется фосфорная кислота, к которой обычно добавляются небольнтие количества азотной HNOg и уксусной кислот, чтобы получить удобную для практики скорость травле-

Раторезист

Л ластима нренния.

Металлизация


Ратерезист

Пластина fipeHUA

Металлизация

Пластина нремния

Рис. 1.37. Обратная фотолитография: а - формирование рисунка в слое фоторезиста; б - осаждение тонкой металлической пленки; в - удаление фоторезиста вместе с находящейся на нем металлизацией.

ния - 1 мкм/мин при 50 °С. Можно удалять алюминий и с помощью плазменного травления. При травлении в плазме CCl4/He в условиях, когда давление составляет 40 мПа, скорость удаления алюминия равна 0,18 мкм/мин. При травлении алюминия может

Ларазитная

ем масть межЗр лраЗаииними.


ПремниеЗая палажш

РаспреЗеленная лараз,итная емнасть рраЗарнин - лаалажна

Рис. 1.38. /?С-цепочки, образуемые межсоединениями и паразитными емкостями.

быть достигнута высокая степень анизотропии: показатель травления (отношение скоростей травления по вертикали и по горизонтали) может составлять 10: 1. Поэтому в пленках алюминия можно получать рисунок с очень малой шириной линий (~1 мкм)



даже в тех случаях, когда толщина пленки много больше требуемой ширины линий.

Другой метод получения рисунка металлизации - метод обратной, или «взрывной», фотолитографии. На пластину наносится позитивный фоторезист, и в нем создается рисунок с помощью обычного фотолитографического процесса. Поверх обработанного таким образом слоя фоторезиста напыляется металлическая пленка, после чего пластины погружаются в подходящий растворитель, например ацетон, который подвергается ультразвуковому перемешиванию. В результате резист вспучивается и растворяется, вместе с резистом удаляется находившаяся на нем металлизация (рис. 1.37). Чтобы такая обработка была эффективной, металлическая пленка должна быть несколько тоньше, чем слон фоторезиста. Описанный метод позволяет получать рисунок металлизации с очень малой шириной линий ( 1 мкм) даже в тех случаях, когда толщина металлической пленки больше, чем ширина линий.

Если ширина линий очень мала, то толщина металлизации должна быть не слишком малой, иначе сопротивление межсоединений будет чрезмерно большим. Соединительный проводник и паразитная емкость образуют RC-контур (рис. 1.38), постоянная времени которого ограничивает результирующее быстродействие схемы. Если интегральная схема выполнена на сверхбыстродействующих транзисторах с малыми размерами элементов, то главным источником задержек могут оказаться не сами транзисторы, а именно межсоединения.

ЗАДАЧИ

Расчет параметров диффузии

1.1, Дано: Диффузия фосфора при постоянной поверхностной концентрации при температуре 1150°С в течение 60 мин в подложку из кре.мния р-типа (легированного бором) с удельным сопротивлением 1,0 Ом-см. Поверхностная концентрация фосфора соответствует пределу растворимости. Найти:

а) поверхностную концентрацию фосфора Nq (ответ: ~l,5•10 cm-)j

б) коэффициент диффузии фосфора D (ответ: -Ы0~ см/с);

в) концентрацию примеси в подложке Nq (ответ: ~1,8-10 cm~)i

г) глубину перехода Xj (ответ: 3,7 мкм);

д) глубину перехода при времени диффузии 15 мин (ответ: 1,9 мкм);

е) глубину перехода при времени диффузии 2 ч (ответ: 5,2 мкм);

ж) время диффузии, необходимое для получения Xj = 10 мкм (отвеп 7,3 ч).

1.2. Дано: Диффузия бора нз ограниченного источника при 1150°С в течение 90 мин в подложку из кремнпя л-типа с удельным сопротивлением 10 Ом-см. Поверхностная плотность атомов бора после загонки Q= ЫО см"*. Найти:

а) коэффициент диффузии бора D (ответ: -ЫО- см/с);

б) концентрацию примеси в подложке (ответ: -4,7-10 см-);

в) глубину перехода Xj (ответ: 4,6 мкм);



г) поверхностную концентрацию бора после диффузии (ответ: Л (В) = = 7,7-101» £.-3).

д) среднюю проводимость диффузионного слоя д (ответ: 24 См/см);

е) поверхностное сопротивление диффузионного слоя (отьег: ~93 Ом/квалрат);

ж) сопротивление резистора с линейными размерами 12,5X2500 мкм, выполненного на основе этого диффузионного слоя (ответ: ~18,5 кОм)!

1.3. Дано: В результате загонки, проводившейся в кремний при 950 °С, получена поверхностная плотность атомов бора Q= 1 • Ю» см-. Найти:

а) коэффициент диффузии бора при загонке (ответ: 7,6-10~i cmVc);

б) поверхностную концентрацию бора при загонке (ответ: -5-10" см-);

в) время загонки (ответ: 6,9 мин);

г) не лучше ли было бы провести загонку при более низкой температуре, например при 900 °С? Пояснить ответ,

1.4. Температурная зависимость коэффициента диффузии может быть представлена в виде D = Do ехр (-дЕл/кТ), где Do - предэкспоненциальнын множитель, q - заряд электрона, k - постоянная Больцмапа, равная 1,38410~ Дж/К, £л - энергия активации процесса диффузии в электрон-вольтах.

а) По графику температурной зависимости коэффициента диффузии найти энергию активации для диффузии бора и фосфора в кремнии (ответ: £ = 3,61 эВ).

б) Показать, что относительное изменение коэффициента диффузии с температурой определяется выражение.м (1/D) dDldT = qEAkT. Найт]1 (lD) dDldT для диффузии бора пли фосфора в кремний при температуре 1100 °С. Дать ответ в 1/°С и в %ГС (ответ: 0,022/°С, или 2,2 %/Т),

в) Зная, что глубина перехода после загонки или разгонки приблизительно пропорциональна (D, показать, что относительное изменение глубины перехода с температурой диффузии определяется как {XIKj) dXj/df = Va (I/O) dDfdT = UqEjkT: Найти относительное изменение глубины перехода с температурой для диффузии бора или фосфора в кре.мний при 1100 °С. Дать ответ в 1/°С и в %/°С (ответ: 0,011/°С, или 1,1%/°С).

Г> Зная, что в транзисторе коэффициент усиления по току обратно

пропорционален ширине базы, показать, что относительное изменение с температурой диффузии определяется иырахсенкем (\lhpjdhj,jldT =4i{XjlW){qEjkT), где 1Г - ширина базы, а X.I может означать как глубину перехода эмиттер - база, так и глубину перехода коллектор - база, (Указание: следует предположить, что величина W мала по сравнению с Xj и Jfy(CB)-)

д) Для транзистора с шириной базы 0,4 мкм и глубиной перехода эмиттер - база 2,4 мкм найти относительное изменение /г с температурой эмиттерной или базовой диффузии в 1/°С и %/°С. Считать, что диффузия проводится при 1100 °С, (Ответ: 0,066/°С или 6,6%/°С, Отметим, что изменение температуры диффузии на 1 °С - это всего лишь 0,1 %, если же температура изменится на 1 %, величина А изменится почти на 70 % .)

1,Б. Имплантация ионов бора и диффузионная разгонка. После имплантации ионов бора и последующей разгонки при 1150°С образуется диффузионный слой с поверхностной концентрацией бора 1 • Ю см- и глубиной перехода 3,0 мкм. Концентрация фосфора в подложке МО см-. Найти;

а) время диффузии (ответ: 54,3 мин);

б) дозу имплантируемых ионов (ответ: 1,0-10" см-);

в) среднее удельное сопротивление диффузионного слоя (ответ; -0,15 Ом-см);



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