Главная Промышленная автоматика.

оксидируется, и после нанесения фоторезиста и маскирования в слое окисла вытравливается непрерывный рисунок, образованный из большого числа островков двуокиси кремния, отделенных друг от друга непрерывной областью экспонированного кремния. Под каждым островком находится п+-область, полученная при диффузии захороненного слоя. Через отверстия в слое окисла проводится диффузия примеси р-типа высокой концентрации (изолирующая диффузия). Этот процесс завершается, когда примеси, пройдя через эпитаксиально выращенный слой, достигают исходной подложки р-типа.

Пересечения изоляции образуют островки из полупроводника, ограниченные снизу подложкой р-типа, с боковых сторон- изолирующей диффузией р-типа, а сверху - слоем двуокиси кремния. Изолирующая диффузия и подложка образуют непрерывную область р-типа. В готовой схеме р-область подключается к точке с наиболее отрицательным напряжением. Этим обеспечивается обратное смещение, отделяющее каждый островок материала п-типа, встроенный в эту р-подложку.

Vleтoд изоляции переходом не обеспечивает совершенной изоляции. С любым обратносмещенным рп-переходом связано наличие паразитной емкости. Типичное значение этой емкости в аналоговой схеме составляет около 90 пФ/мм. Более того, в рп-переходе возникает некоторый ток утечки. В аналоговой схеме его величина равна приблизительно 1,5 нА/мм при температуре 25 °С. Этот ток, как и другие токи утечки в кремниевых планарных рп-переходах, удваивается при повышении температуры на каждые 10 °С.

В добавление к пассивным емкости и току утечки перехода при изоляции переходом могут возникать и активные паразитные структуры; рп-переход подложка - островок может взаимодействовать с другими переходами в данном островке, создавая паразитные рпр- и рпрп-элементы (кремниевые управляемые выпрямители - КУВы)). Чтобы эти активные паразитные компоненты не ухудшили характеристик схемы против ожидания, им должно быть уделено пристальное внимание при разработке компонентов и топологии схемы.

Изоляция диэлектриком

При использовании диэлектрической изоляции многие паразитные явления могут быть уменьшены или вообще исключены. Исходной в процессе изоляции диэлектриком (фиг. 1.7) является подложка п-типа, в которую проводится диффузия примесей и-типа высокой концентрации для образования захороненного

) То есть тиристорные структуры. - Прим. ред.



Подложка п -типа


-SiO,


Плоскость


Фиг. 1.7. Этапы производства при изоляции диэлектриком.

с-подготовка поверхпостп; б-диффузия захороненного п"*"-слоя; в-маскирующий окисел; г-рисунок изоляции; й-травлепие кремния; е-диэлектрическое окисление; эк-поликристаллическое осаждение; з-шлифование и полировка обратной поверхности; ы-готовая пластина.



слоя типа п+. После этого поверхность кремния оксидируют. Методом фотолитографии формируется непрерывная область, окружающая со всех сторон участки, где образуются изолированные островки, подобные изолированным участкам, получающимся в процессе изоляции переходом. Затем экспонированный кремний вытравливается на глубину, превышающую необходимую окончательную толщину островка. Пластина вновь оксидируется, для того чтобы создать слой окисла на образованных при травлении кремния поверхностях. На этот слой окисла методом эпитаксии осаждается кремний, заполняющий вытравленные участки и образующий слой над поверхностью пластины. В отличие от обычного монокристаллического слоя, формируемого при изоляции переходом, в данном случае получается поликристаллический слой, поскольку осаждение производится на некристаллический окисел. Процесс изоляции диэлектриком завершается шлифованием и полировкой пластины со стороны, не подвергавшейся травлению. Полировка продолжается до тех пор, пока плоскость шлифования не пересечет участки, на которых проводилось травление.

В результате процесса изоляции диэлектриком боковые стенки и днища островков покрыты окислом и встроены в осажденный поликристаллический кремний. Островки имеют пассивную изоляцию в виде окисла, поэтому для обеспечения изоляции не требуется прикладывать к подложке напряжение смещения, и в структуре ДИ не возникает активных паразитных приборов. Тем не менее существует некоторая паразитная емкость порядка 30 пФ/мм, обусловленная изоляцией. Кроме того, между островком и подложкой через слой изоляции протекает ток утечки, составляющий обычно около 1 пА при температуре 25 °С и 10 пА при максимальной температуре 150 °С. Так как при изоляции диэлектриком не применяются обратносмещенные рп-пе-реходы, паразитный ток утечки не удваивается с ростом температуры на каждые 10 °С, как это имеет место при изоляции переходом.

1.3. ОБРАЗОВ.ЛНИЕ 1\\0Н0ЛИТНЫХ КОМПОНЕНТОВ СХЕМЫ

Схемные компоненты создаются в отдельных островках, полученных методами ПИ и ДИ. Основной процесс образования компонентов схемы содержит две дополнительные диффузии и одно тонкопленочное осаждение.

Как видно из фиг. 1.8, первая диффузия начинается с селективного травления оксидированной пластины с изолированными участками, после чего в отверстия в ЗЮг проводится диффузия Р-типа с типичным значением поверхностного сопротивления





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