Файл: Курносов, А. И. Технология производства полупроводниковых приборов учеб. пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 14.10.2024

Просмотров: 93

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

дополнительных операций для формирования и удаления карбида кремния.

Второй вариант используют для изолирования участков инте­ гральных схем с противоположными типами электропроводности (рис. 13.5). Метод состоит в следующем. В одном кристалле соз­ дают транзисторы типа п-р-п или р-п-р. В исходную пластинку

Рис. 13.6. Изоляция элемен-

,

Ряс. 13.7. Изоляция эле-

тов интегральных схем с по-

 

ментов

интегральных схем

мощью керамики:

 

путем

создания

мезаструк-

 

 

 

тур:

,

а — формирование

активных

элементов

в

пластине

кремния;

б — прикрепление

активного

элемента

на

стеклянную

под­

ложку;

в —избирательное

трав­

ление

я+-типа слоя;

г — вы­

травливание локальных областей в активной структуре; д —за­ полнение вытравленных участ­ ков керамической массой

а — формирование активных и

пассивных

элементов;

б — при­

крепление

пластины с

активны­

ми и пассивными элементами на керамическую подложку: в—

удаление лишнего слоя я+-ти- па; г — вытравливание меза-

структур

кремния /7-типа осуществляют диффузию донорной примеси. Затем вытравливают локальные области и наращивают поликристаллический слой кремния. Пластинку переворачивают и лишний мате­ риал /7-типа сошлифовывают, формируя изолированные участки материала п-типа и /7-типа, в которых можно создавать транзисто­

376


ры типа п-р-п и р-п-р. Для получения транзисторов типа р-п-р ис­ пользуют обычные методы диффузии с защитной окисной пленкой.

Третий вариант изоляции элементов интегральных схем состоит в заполнении промежутков между ними, полученных селективным травлением, изоляционным материалом. В качестве диэлектрика используют керамические композиции (рис. 13.6). При этом на стеклянную пластинку (подложку) прикрепляют активные элемен­ ты. Путем избирательного травления уменьшают толщину слоя п-типа, затем создают изолированные участки с элементами. Про­ межутки между элементами заполняют керамической массой. После этого стеклянную пластинку удаляют.

Существует еще метод изолирования кремниевых элементов (приборов), расположенных на сапфировой подложке. На поверх­ ности сапфировой пластинки выращивают эпитаксиальную пленку кремния, которую подвергают избирательному травлению для соз­ дания изолированных участков. Основное преимущество этого ме­ тода состоит в возможности создания интегральных схем СВЧ, так как сапфир может быть использован в качестве отличного диэлект­ рика в полосковых линиях, соединяющих приборы.

Изоляция путем создания мезаструктур (рис. 13.7). Сначала обычным путем формируют активные и пассивные элементы и меж­

соединения. Затем пластины с этими

элементами

прикрепляют

к керамической подложке с помощью

слоя стекла.

Лишний слой

«-типа удаляют и изолируют элементы путем избирательного трав­ ления. Активные элементы можно создать с помощью обычных методов. Процесс изолирования не вызывает неровностей на по­ верхности пластины, при изолировании удается избежать высоко­ температурных операций, можно не делать дополнительной гер­ метизации. Данный метод отличается некоторой сложностью, для

Удаления лишнего

кремния n-типа иногда

требуются шлифовка

и травление.

воздушной прослойки в

качестве диэлектрика

Использование

(рис. 13.8). Если в технологии, основанной на формировании меза­ структур, опустить операцию заполнения диэлектриком, то эле­ менты будут изолированы друг от друга воздухом. Для этого в поликристаллической структуре создают области n-типа и наносят эпитаксиальную пленку п-типа. Затем формируют активные и пас­ сивные структуры и наносят слой молибдена и золота. Путем ло­ кального травления золотого слоя создают омические контакты и межсоединения. Затем осуществляют травление молибдена и из­ бирательное травление кремния. Травление идет вплоть до окисного слоя. В результате получают участки кремния с элементами, изолированные друг от друга воздухом. Подложка обеспечивает хорошее рассеяние тепла, однако нанесение металла и травление отличаются сложностью.

Изоляция приборов с балочными выводами (рис. 13.9). Снача-

Ла в пластине формируют активные элементы, затем создают слой защитного окисла, получают контакты из силицида платины, на­ пыляют слой титана и золота, путем электроосаждения золота

377


создают балочные выводы. После этого металлические слои подвер­ гают травлению с целью созданця изолированных электродов, для изолирования элементов удаляют лишний кремний. Выводы шири­

SiO*

 

п+

ной 25

и толщиной

12,5 мкм обеспечи­

S 5 S

вают как электрическую, так и меха­

а)

 

 

ническую

связь

между

различными

 

 

 

 

 

элементами схемы.

Близкое

располо­

 

 

 

жение

электродов

обеспечивает воз­

 

 

 

можность работы на ВЧ. Данная кон­

 

 

 

струкция

не нуждается в герметиза­

 

 

 

ции. Рассмотренная технология отли­

 

 

 

чается

 

сложностью, получающийся

 

 

 

прибор мал и хрупок, однако благода­

 

 

 

ря относительно массивным

балочным

 

 

 

выводам

его

нетрудно

прикрепить

 

 

 

к держателю или подложке гибридной

Рис. 13.8. Изоляция эле­ ментов интегральных схем с помощью воздушной про­ слойки:

а —- создание

л+-областей

в

изолированной

структуре;

о

нанесение эпитаксиальной плен­ ки гс-типа; в — формирование

актизных и пассивных структур; г — локальное травление омиче­

ских

 

контактов и межсоедине­

ний;

д— создание балочных вы­

водов;

е — вытравливание от­

дельных элементов схемы

Рис. 13.9. Изоляция элемен­ тов интегральных схем с ба­ лочными выводами:

а — формирование активных элементов; б — создание балоч­

ных

выводов;

в — вытравлива­

ние

отдельных

элементов схемы

схемы. Этот метод обеспечивает полную изоляцию элементов схемы, в результате чего возрастает быстродействие. Преимуществом яв­ ляется также улучшенный отвод тепла через золотые балочные выводы.

378


§ 13.4. К ом поненты схем

Интегральные схемы обычно представляют собой кристалл, со­ стоящий из отдельных областей, каждая из которых выполняет определенную электрическую функцию полупроводникового при­ бора: резистора, конденсатора, транзистора, диода и др.

Р е з и с т о р ы

Резистор — это прибор с двумя активными выводами, на кото­ рых напряжение и ток находятся практически в фазе. Вольт-ам- перные характеристики резисторов могут быть линейными и нели­

нейными. Лучшими вариантами ре­

 

зисторов

в

интегральных

схемах

 

являются

диффузионные

кремние­

 

вые

или

тонкопленочные нихромо-

 

вые. Выбор типа резистора зависит

 

от необходимых величин

сопротив­

 

ления, рабочих напряжений,

мощ­

 

ности, ТКС,

допустимой

площади,

 

точности изготовления, методов изо­

 

ляции и вольт-а,мперной характери­

 

стики. Обычные кремниевые диффу­

 

зионные резисторы получают в диф­

 

фузионных

слоях

с помощью

пла­

 

нарного метода. Существуют и дру­

 

гие методы

изготовления

резисто­

 

ров. Рассмотрим некоторые из них.

 

Объемные

 

резисторы

 

(рис.

 

13.10, а) изготавливают

 

путем

соз­

 

дания омических контактов

в

двух

 

точках однородного, равномерно ле­

 

гированного

кристалла

 

кремния.

 

Точность их получения зависит от

 

того, насколько хорошо задается

 

геометрия

 

резистора

полировкой,

 

травлением

или

скрайбированием.

 

Высокоомный кремний

имеет

боль­

 

шой ТКС;

при

изменении

темпера­

Рис. 13.10. Различные типы

туры

на 50°С

возможно

изменение

резисторов в интегральных схе­

сопротивления

в

10 раз

 

и

больше.

мах

 

 

При низких удельных сопротивлени­ ях ТКС в допустимых пределах, а значения сопротивлений малы.

Основной проблемой при создании объемных резисторов является необходимость дополнительных операций по изоляции их от дру­

гих

элементов, размещенных на кристалле кремния.

Когда

нс

требуются изолирующие р-я-переходы, уменьшается

распре­

деленная емкостная связь, что ценно для высокочастотных Устройств.

379