Главная Промышленная автоматика.

1.1. ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПРОИЗВОДСТВА

Для изготовления всех компонентов монолитных интегральных схем и их межсоединений используются следующие пять основных этапов: 1) оксидирование; 2) нанесение фоторезиста и селективное травление (фотолитография); 3) диффузия; 4) эпитаксиальное выращивание; 5) осаждение тонкой пленки.

Краткое рассмотрение каждого этапа послужит основой для дальнейшего развития большого числа специализированных приемов производства, приведенных в этой главе.

Оксидирование

На пер*вом этапе производства - оксидировании - кремниевая пластина нагревается до относительно высокой температуры (800-1200 °С) и подвергается воздействию кислорода или насыщенных водяных паров. Атомы на поверхности кремния взаимодействуют с кислородом, образуя тонкий аморфный слой двуокиси кремния (Si02), который служит изолятором. Будучи относительно тонким (< 5 мкм), слой Si02 плотно сцепляется с поверхностью кремниевой пластины. Слой двуокиси кремния не имеет пор и покрывает всю поверхность пластины; таким образом слой действует как изолятор, предохраняя поверхность пластины от воздействия окружающей среды. Слой окисла нерастворим и химически инертен к большинству кислот. Однако в плавиковой кислоте Si02 растворяется, и это свойство используется для удаления окисла с выбранных площадок пластины - следующий основной этап.

Фотолитография

Второй этап производства называется фотолитографией. Поверхностная конфигурация различных р- и п-областей, а также слоев из тонких пленок определяется рисунком из фоторезиста. В процессе фотолитографии применяются стеклянные пластины, называемые масками, на которых способом, похожим на способ получения фотонегатива, образованы темные и прозрачные площадки. Каждый рисунок в матрице соответствует отдельной схеме, и все рисунки на маске повторяют друг друга. На фиг. 1.3 представлено несколько отдельных масочных рисунков, а также решетка из них.

Рисунок переносится с маски на пластину методом фотолитографии. Перенос рисунка начинается с покрытия поверхности пластины тонким ( 7000 А)) слоем жидкого светочувствительного вещества, называемого фоторезистом. Это химическое вещество образует на поверхности пластины тонкую прозрачную

) 1 А - 1 ангстрем = 10" м.



ПРОИЗВОДСТВО ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ 15

пленку. После этого с помощью системы совмещения рисунок на маске совмещается с полученным ранее на пластине рисунком (или рисунками); при этом маска и рисунок на пластине наблюдаются в микроскоп. Когда совмещение достигнуто, пластину прижимают к поверхности маски. Слоистая структура маска - фоторезист - пластина экспонируется затем в ультрафиолетовом свете (УФ), который проходит через прозрачные участки маски и падает на фоторезист. Темные области маски препятствуют прохождению УФ-лучей к фоторезисту. УФ-лучи, попавщие на фоторезист, вызывают полимеризацию последнего. После экспозиции пластины погружают в раствор ксилола, в котором непо-лимеризованный фоторезист, находившийся под темными участками маски, растворяется; полимеризованный фоторезист остается на пластине. Вслед за этим пластину опускают для травления в раствор плавиковой кислоты, растворяющей экспонированный слой окисла, с которого был удален фоторезист. Полимеризованный фоторезист не растворяется в плавиковой кислоте. Таким образом, этап фотолитографии используется для создания на выбранных в соответствии с рисунком маски участках пластины отверстий в слое окисла. Эти отверстия обеспечивают непосредственный доступ к подложке из кремния в тех местах, куда на этапе диффузии будут вводиться примеси. Следующее травление, при котором удаляется оставшийся на пластине полимеризованный фоторезист, проводится раствором серной кислоты, которая не действует на слой окисла. Для удаления полимеризованного фоторезиста часто используется смесь органических кислот, так как эти кислоты не разъедают алюминий, применяемый для получения межсоединений на последующих этапах.

Диффузия

Диффузия - третий основной процесс, при котором формируются различные области р- и п-типа. При создании электрических компонентов особое внимание обращется на точность расположения, формы и межсоединений р- и п-областей. В процессе диффузии термически возбужденные частицы, перераспределяясь случайным образом, движутся из областей с высокой концентрацией в области с более низкой концентрацией до тех пор, пока не установится равновесие концентраций. Диффузионный процесс может быть описан математически в виде

dN(x,y,z,t) Д(у-)у2 (1.1)

где N - концентрация атомов примеси в точке с пространственными координатами х, у, z в момент времени t, а D -коэффициент диффузии, зависящий от температуры Т.



Базы ,прп -трошисто-


Изолированные od/jacmu

-Диффузионный резистор

Боковой рпр-рранзистор






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

0.0036