Полупроводниковые интегральные схемы. ППИС на биполярных элементах, Технология изготовления ППИС на БТ. - Основы микроэлектроники

Технология изготовления ППИС на БТ.

Элементы ППИС необходимо изолировать друг от друга что бы необходимые соединения осуществлялись только путем металлической разводки. Все способы изоляции можно разделить на 2 главных типа:

    1) изоляция обратно смещенным p-n-переходом; 2) изоляция диэлектриком.

Изоляция обратно смещенным p-n-переходом.

Предусматривает собой осуществление 2-х встречно включенных диодов между изолируемыми элементами.

1. Метод тройной диффузии.

Локальная диффузия проводится через окна в маске диоксида кремния. В исходную пластину p-кремния внедряют донорную примесь и получают n-слой (область коллектора). Во время второй диффузии в полученный n-слой внедряют акцепторную примесь с большей концентрацией на меньшую глубину. Затем проводят третью диффузию для получения эммитерного слоя. Каждая диффузия включает в себя следующие процессы: окисление пластины, наложение фотошаблона, засвечивание, травление и диффузию.

Недостатки:

    1) Образование паразитного p-n-p транзистора 2) Трудность подбора диффузантов, поскольку концентрация примеси ограничена предельной растворимостью. 3) Коллекторный слой является неоднородным, концентрация примеси возрастает от донной части к поверхности, как следствие малое пробивное напряжение. 2. Планарно-эпитаксиальная технология.

Имеется исходная пластина p-кремния с отполированной поверхностью.

    1) Проводится общее окисление пластины. 2) Фотолитография: формирование окон в окисле под n+ слой. 3) Диффузия: формирование n+ слоя. 4) Стравливание окисла. 5) Наращивание эпитаксиального n - слоя, диффузия из n+ в n слой (под действием температуры). 6) Общее окисление. 7) Вторая фотолитография, формирование окон в окисле под разделительную диффузию. 8) Вторая диффузия, формирование p - слоев разделительных (n - карманов), диффузант бор. 9) Третья фотолитография. Формирование окон под базовую область. 10) Третья диффузия, формирование базовых областей. Диффузант бор. Диффузия ведется в две стадии: загонка и разгонка. 11) Четвертая фотолитография, формирование окон в окисле под эмиттер и омические контакты коллектора. 12) Четвертая диффузия, создание n+ слоев. Диффузант фосфор. 13) Пятая фотолитография, формирование окон в окисле под омические контакты. 14) Напыление алюминия. 15) Шестая фотолитография, формирование окон в окисле под металлическую разводку. 16) Травление алюминия. 17) Термическая обработка для вжигания алюминия.

Скрытый n+-слой необходим для снижения горизонтального сопротивления коллектора.

Профиль распределения примеси по глубине эпипланарного биполярного интегрального транзистора.

Профиль распределения эффективной концентрации.

3. Изоляция коллекторной диффузией (ИКД технология).

В полупроводнике p-кремния создаются скрытые n+ слои, затем наращивается эпитаксиальный слой p-типа. Далее проводят разделительную диффузию с помощью донорной примеси, формируя n+ разделительные слои. В результате получаются карманы p-типа (базовые слои) и разделительные n+ слои вместе со скрытыми слоями (коллекторы). Затем проводят диффузию для формирования эмиттерных областей.

Достоинства:

    1) В КИД - технологии число фотолитографий уменьшается по сравнению с предыдущим процессом. 2) Область коллектора сильно легирована, поэтому нет необходимости для повышения быстродействия ИМС проводить дополнительную диффузию золота или другой понижающей время жизни неосновных носителей тока примеси. 3) Тонкий эпитаксиальный слой ограничивает пробивное напряжение коллектор-база из-за распространения объемного заряда в базовую область.

Похожие статьи




Полупроводниковые интегральные схемы. ППИС на биполярных элементах, Технология изготовления ППИС на БТ. - Основы микроэлектроники

Предыдущая | Следующая