Главная Промышленная автоматика.


/Фиг. 1.3. Простые маски, применяемые иа этапе фотолитографии для получения диффузионных резисторов и баз прп-транзисторов в ПИ-процессе (а), островков изоляции в ДИ-процессе (б), баз прп-транзисторов и диффузионных .резисторов при ДИ (в); г - уменьшение маски (в) для образования матрицы схемных рисунков.

П П о D

а а о са а ц

D Q D D

D ПпП

□ D

D D В D а а са а ш Q

Р-•

□ D Ой

О D D D СЗ СЗ СЗ пи □

□ D

1=1 1=1 СЗ

шШ-"

ПС D D

D D □ О

СЗ пи СЭ

□ D

D □

D Пп D

по □ D

D ПоО

D D LI D

□ а □ □ СЗ D

□ D

П О пО

й С й D



При изготовлении интегральной схемы элементы, изменяющие проводимость и называемые примесями, диффундируют в кристаллическую структуру кремния, образуя области пи р- типа. Для создания материалов п-типа используются мыщьяк (As), сурьма (Sb) и фосфор (Р); бор (В) обычно применяется для создания материалов р-типа. В течение одного диффузионного процесса над поверхностью пластин, нагретых до высокой температуры (800-1250 °С), пропускается газ, содержащий одну примесь. Примесь диффундирует в пластины через экспонированные участки поверхности кремния. Поскольку коэффициент диффузии примесей в Si02 очень мал, участки поверхности пластин, покрытые ранее двуокисью кремния, препятствуют диффузии атомов примеси. При" обычных в практике временах диффузии, составляющих несколько часов, слой окисла толщиной около 7000 А достаточен для того, чтобы предотвратить проникновение сквозь него сколько-нибудь значительного количества атомов примеси.

Характеристики кремния определяются суммарной концентрацией примеси в данной области, или

ЛГх = Л,-Лд, (1.2)

где Л/а - концентрация акцептора (примеси р-типа), а Л/д - донора (примеси п-типа). Область называется областью /7-типа, если Ns, положительна, и областью п-типа, если Лх отрицательна.

При диффузии примесей одного типа проводимости в область с противоположным типом примеси образуется рп-переход. Так как атомы диффундируют из области высокой концентрации в область низкой концентрации, то наибольшая концентрация атомов примеси наблюдается у поверхности пластины. С ростом расстояния в глубь монолитной пластины концентрация примеси монотонно убывает. Вдоль границы, где концентрация атомов примеси становится равной концентрации примеси исходного материала, в который проводится диффузия, возникает рп-пе-реход. В соответствии с выражением (1.2) рп-переход наблюдается вдоль границы, где Л/х равна нулю.

Диффузионный слой характеризуется такими важными свойствами, как глубина залегания рп-перехода и сопротивление слоя. Оба свойства являются характеристиками, регулируемыми в процессе диффузии, и не зависят от формы окна в окисле, через которое ведется диффузия. Глубина залегания рп-пере-хода - это расстояние, измеряемое от поверхности пластины до границы перехода. Сопротивление слоя представляет собой меру эффективности легирования слоя и определяется выражением

i?, = (OM/D), (1.3)



где рср - среднее значение удельного сопротивления диффузионной области в ом-сантиметрах (Ом-см), а Xj - глубина залегания перехода в сантиметрах. Сопротивление слоя имеет размерность Ом, называемую также Ом на квадрат (Ом/П). Сред-

Площадка, с ко/порой удале» siDj -


Окисел

Окисел

.-Ллошдь поперето го селения Aj=xj2iJ

Фиг. 1.4. Геометрия диффузионного резистора, о -вид сверху; б-поперечный разрез.

нее значение удельного сопротивления области определяется из выражения

-i- = -f ( N{x)ix{x)dx, {\А)

Pep / J

Где (? -заряд электрона (l,6•10- Кл), - концентрация примеси (атом/см), а fx - функция подвижности примеси (см• с). Отметим, что и Л/, и ц являются функциями расстояния от поверхности пластины X. Действующее значение сопротивления между двумя концами А к В диффузионной области длиной /, Шириной w и толщиной Xj, показанной на фиг. 1.4, может быть найдено в соответствии с уравнением

R--~-=Rs~{Ou). . (1.5)





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

0.0037