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

Табища 2.2

Технологический цикл изготовления монолитной кремниевой ИС

1. Исходный материал: поликристаллическин кремний полупроводниковой чистоты (содержание примесей г! ; 10 атомов)

2. Выращивание монокристалла: методом Чохральского (или зонной плавки) получают слитки мопокристаллического кремния р-типа диаметром ~100 мм, легированные бором до удельного сопротивления 1-10 Ом-см

3. Механическая обработка кремниевых пластин: резка слитка на пластины, шлифовка и полировка пластин до толщины ~0,4 мм

4. Окисле1:не; термическое выращивание слоя ЗЮг толщиной --500 нм

5. 1-я операция фотолитографии: вытравливание окон в окисле для дгффузии скрытого слоя

6. Диффузия скрытого слоя: создание сильиолегированного «+-слоя путем диффузии Sb на глубину ~3 мкм в окислительной среде с последующим удалением окисла

7. Осаждение эпитаксиального слоя: осаждение легированного фосфором эпитаксиального слоя л-типа с удельным сопротивлением 0,1-1,0 Ом-см и толщиной 5-15 мкм

8. Окисление: термическое выращивание окисла толщиной 500-ЮСО нм.

9. 2-я операция фотолитографии: вытравливание окон в окисле для изолирующей р+-дпффузии

10. Изолирующая диффузия: создание р+-областей, проходящих сквозь эпитаксиальный слой в р-подложку, путем диффузии бора; разгонка бора производится в окислительной атмосфере

11. 3-я операция фотолитографии: вскрытие окон в окисле для диффузии базы (и резисторов)

12. Диффузия базы и резисторов: создание р+-областей глубиной 2-3 мкм с по-верхност!1ым сопротивлением 200 Ом/квадрат путем двухстадийной диффузии бора; разгонка проьзводится в окислительной среде

13. 4-я операция фотолитографии: вытравливание окон в окисле для д--диф-фузии контактной области эмиттера и коллектора

14. Диффузия эмиттера и контактной области коллектора: создание п+-облас-тей глубиной ~2 мк.м с поверхностным сопротивлением ~2,2 Ом/квадрат путем диффузии фосфора; разгонка производится в окислительной среде

15. 5-я операция фотолитографии: вытравливание контактных окоп в окисле

16. Нанесение контактной и соединительной металлизации: осаждение алюминиевой пленки толщиной 0,5-1,0 мкм на лицевую сторону пластины

17. 6-я Операция фотолитографии: вытравливание рисунка металлизации

18. Вжигание или вплавление контактов: термообработка при температуре 500- 600С для получения механически прочного и низкоомного электрического контакта

19. Нанесение металлизации на тыльную сторону пластины: осаждение тонкой пленки золота на тыльную сторону

20. Зондовая проверка пластин: проверка характеристик ИС с помощью автоматизированной испытательной установки, маркирующей негодные схемы с целью их дальнейшей отбраковки

21. Разделение пластины иа кристаллы: распиливание или разламывание пластины на отдельные кристаллы

22. Монтаж кристаллов: присоединение кристаллов ИС к металлическим держателям, выводным рамкам нли керамическим подложкам с помощью эвтектического сплава, заготовок из припоя или эпоксидной пластмассы

23. Присоединение выводов: присоединение проволочных выводов (обычно из золотой проволоки диаметром 25 мкм) к контактным площадкам ИС и к соответствующим выводам корпуса



Продолжение табл. 2.2

24. Герметизация: сборка ИС в металлический корпус типа ТО-5 или в керамический или пластмассовый корпус типа DIP (корпус с двухрядным расположением выводов)

25. Испытания: проведение полного цикла испытаний ИС для их проверки на соответствие техническим условиям; для приборов повышенной надежности и военного назначения может проводиться расширенная программа испытаний, включающая работу с полной электрической нагрузкой прн предельных температурах в течение длительного периода времени (испытания на принудительный отказ) и периодическое изменение температуры.

травливаются одновременно с окнами для эмиттерной диффузии. В результате эмиттерной диффузии создается поверхностная концентрация фосфора порядка 10- см~, так что после вплавления алюминия приконтактные области коллектора не приобретают проводимость р-типа.

SlO Змиттер База.

Иаллентар

ририрузианнйя еЗлат! р*типа

1 V /A I У /Л \ 1%:;%%;%%

Изалир!/кщая Зар71р1/зиетая oSppcmir р *типа

Зпитамсиапьнни слей п-типа

Смритая Зидудурзианмая •-vn.

оЗяаать л*-типа

ЛоЗлажна p-piu.na fygi рринантантная Зилиррзианная п-рЗластЬ ярллеятлра-

Рнс. 2.22. лрл-транзистор со скрытым слоем и глубокими диффузионными приконтактными областями коллектора в составе ИС.

Структура транзистора, показанная на рис. 2.22, позволяет добиться дальнейшего снижения последовательного сопротивления коллектора Гсс- : она содержит глубокие диффузионные контактные области коллектора, которые проходят через весь эпитаксиальный слой и перекрываются со скрытым л-слоем. Такие области позволяют существенно снизить Гсс-, но для их создания требуются дополнительная операция фотолитографии и еще одна операция «"-диффузии.

2.9. Топология транзистора и его площадь

На рис. 2.23 показаны поперечное сечение и вид сверху входящего в состав ИС /гр/г-транзистора с одной полоской базовой металлизации. Вид сверху показывает, что суммарная площадь, ванимаемая транзистором на кристалле, гораздо больше «активной



области» транзистора, т. е. области «"-эмиттера. Именно в этой области происходит перемещение инжектированных эмиттером электронов в коллектор через тонкий слой базы. Значительную часть общей площади транзистора занимают вытравленное в окисле

у д н

V * J

jSnumancuantHbiu елси п-типа- \

/7иЗложиа j7-/77una- "

Р2

Ap\"VЛ\P , L4IJ I Р

н

I--

-р*----

Рис. 2.23. Интегральный лргг-транзистор с одной полоской базовой металлизации: а - поперечное сечение; б - вид сверху.

ОКНО ДЛЯ изолирующей р+-диффузии и сама изолирующая р+-область, ширина которой благодаря боковой диффузии под кр4 оксидной маски оказывается больше ширины окна. Если изолирующая область настолько глубока, что она достигает р-поД-ложки, то боковая р"-диффузия проходит на расстояние, приблизительно равное толщине эпитаксиального слоя 4pi- Чтобы скомпенсировать возможные колебания толщины эпитаксиального слоя и параметров процесса диффузии, длительность и5олирук!)-

4 Соклоф с



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