Файл: Дорфман В.Ф. Газофазная микрометаллургия полупроводников [Текст] 1974. - 190 с.pdf

I

•kn— изготовления крупных интегральных узлов необхо­ дим «групповой» подход к самым селективным опера­ циям, т. е. реализация таких процессов, в которых не только сами операции, «о и переходы между ними осно­ ваны на согласованной избирательности стадий. Изо­ планарная технология — лишь первый шаг в этом на­ правлении.

Основные селективные операции

Под селективными операциями здесь подразумева­ ются избирательный рост .или избирательная обработка поверхности гетерогенного образца при однородном внешнем воздействии без специальной принудительной «фокусировки» с помощью электромагнитных, оптиче­ ских или механических средств.

Для удобства сводка известных селективных опера­ ций приведена в форме таблицы (табл. 17).

Согласованные группы селективных операций

Из приведенных в табл. 17 операций селективное тра­ вление является наиболее универсальной, поскольку мо­ жет быть реализована практически для любого сочета­ ния материалов, включая металлы, диэлектрики и полу­ проводники. Отчасти это справедливо для избирательной конденсации металлов и, вероятно, для эпитаксиального роста полупроводников и диффузии, так как здесь допус­ кается сравнительно широкий выбор материалов для ма­ скирования. Наименее гибкой операцией является изби­ рательное нанесение диэлектрика. Пока известен лишь один такой способ — локальное окисление кремния, или «LO CO S», в изопланарной технологии.

Для реализации комплексных селективных процессов, управляемых только путем воздействия на внешние мак­ ропараметры (температуру, состав, давление, нефокуси­ рованное поле и т. п.), при синтезе твердотельных струк­ тур необходимы определенные наборы операций. Важ ­ нейшими из них являются «комплементарные» группы, т. е. такие, которые, самосовмещаясь друг с другом поз­ воляют обработать всю поверхность подложки, и цикли­ ческие группы, после выполнения которых формируется

174

одна такая группа позволяет осуществить' по' единому первоначальному рисунку (фотолитографии по нитриду кремния) ряд операций— селективное окисление, удале­ ние нитрида, селективную эпитаксию и одну или не­ сколько операций селективной диффузии. В результате в одном кристалле достигается, например, совмещение униполярных и биполярных .элементов (рис. 39). Цикли­ ческая группа необходима для многократного повторе­ ния определенного набора операций при синтезе сложных структур. Она могла бы быть реализована, например, при условии разработки методов нанесения диэлектрика избирательно по отношению к степени легирования пли

крельефу полупроводниковой подложки.

Внастоящее время, по-внднмому, единственным примером циклической .группы является набор операций селективного наращивания монокристаллических и поликристаллнческнх слоев [296, 297] (см. также табл. 17 и рис. 40). Этот набор примечателен также тем, что опе­ рации совмещены по времени и, следовательно, набор обладает свойствами пак циклической, так и комплемен­ тарной группы. В результате, несмотря на приципиальную простоту технологии, уровень выходной мощности схем повышен примерно на порядок (до 26 Вт), а веро­ ятно может быть поднят и выше. (Точнее, это полуциклические операции, так как восстанавливается только планарность, но не структура поверхности.)

Сточки зрения топологии принципиальным является вопрос о классе структур, разрешимых с помощью за­

17К

с

e r . . }

\7/S7/M S7/

Д Ѵ Д Ѵ А Ѵ А

Рис. 42. Элементарные геометрические преобразования при анизотропном тан.генциальнолі селективном росте:

ряются, если допустить рост и травление активных областей в тангенциальном направлении, в особенности с учетом анизотропии. Для исследования этого фактора при селективном росте и травлении германия, кремния, фосфида и арсенида галлия была разработана испытательная таблица (рис. 41). Фотолитогра­ фия осуществлялась по нанесенному слою, после чего проводилась селективная кристаллизация из газовой фазы (иодидный метод). Ыа рис.42показаны элементар­ ные геометрические преобразования исходного рисунка, которые достигаются при селективном росте. Заметим, что для полупроводников с решеткой сфалерита в нап­ равлении полярной оси {П І [ сочетание анизотропного

роста и изотропного травления позволяет осуществлять операцию сдвига (рис.43).

Таким образом, принцип селективности позволяет ре­ шать весьма широкий круг топологических задач. Приве­ денные в табл. 17 примеры показывают, что он реалнзу-

177