Проектирование интегрального параметрического стабилизатора напряжения

курсовая работа

2.3.1 Изопланарная технология

Процессы изопланарной технологии основаны на использовании кремниевых пластин с тонким (2 - 3 мкм) эпитаксиальным слоем, селективного термического окисления кремния на всю глубину эпитаксиального слоя вместо разделительной диффузии, проводимой в обычном планарно-эпитаксиальном процессе. Реализация такого процесса достигается использованием при маскировании на первых стадиях формирования структуры ИМС специфических свойств нитрида кремния Si3N4. Нитрид кремния препятствует превращению кремния в SiО2 в местах, где Si3N2 служит в качестве защитного слоя. Кроме того, нитрид кремния легко удаляется травителем на основе фосфорной кислоты, который не воздействует на оксид. Изопланарная технология позволяет создавать тонкие базовые области и небольшие коллекторные области с оксидными боковыми стенками и тем самым обеспечивает получение транзисторных структур малых размеров и высокого быстродействия.

Имеются две разновидности изопланарной технологии: «Изопланар-I» и «Изопланар-II». При изготовлении ИМС по процессу «Изопланар-I» в качестве исходной используют кремниевую пластину р-типа с эпитаксиальным n-слоем и скрытым n+-слоем. Начинают процесс с наращивания на поверхности пластины слоя нитрида кремния (рис. 2.8, а), в котором с помощью фотолитографии формируют окна под изолирующие области. Затем производят травление кремния на глубину, большую половины толщины эпитаксиального слоя (рис. 2.8, б), после чего окислением вытравленные канавки заполняют оксидом кремния (рис. 2.8, в). После удаления слоя нитрида при маскировании оксидом кремния в локализованных островках кремния («карманах») формируют транзисторные структуры и осуществляют металлизацию (рис. 2.8, г).

Процесс «Изопланар-II» отличается тем, что в формируемой транзисторной структуре эмиттерные области боковой стороной выходят на изолирующий слой, а приконтактные области коллекторов формируются в самостоятельных «карманах» и соединяются с базово-эмиттерными областями скрытыми n+-слоями. При этом упрощаются процессы совмещения и конфигурации фотошаблонов и улучшаются параметры транзисторов. Процесс имеет ряд разновидностей. Рассмотрим его более подробно. В качестве исходных используют двухслойные пластины кремния р-типа с эпитаксиальным и скрытым слоями (рис. 2.9, а). При этом в зависимости от структуры формируемых транзисторов эпитаксиальный слой может быть разной электропроводности: при изготовлении транзисторных структур с эпитаксиальной базой р-типа, а транзисторных структур с диффузионной базой n-типа.

После этого на поверхности создают слой нитрида кремния, из которого формируется защитная маска для создания транзисторов и резисторов. Не защищенные нитридом области кремния подвергают травлению на относительно большую глубину, что позволяет уменьшить высоту ступенек толстого изолирующего оксида на поверхности пластины (рис. 2.9,б). В результате длительного низкотемпературного окисления области глубокого травления кремния заполняются изолирующим оксидом, а участки, покрытые нитридом кремния, остаются неокисленными (рис. 2.9, в). При этом формируются изолированные оксидом области кремния, в которых далее создают транзисторы, диоды и резисторы.

Последовательность следующих операций зависит от типа электропроводности выращенного эпитаксиального слоя. Для структур с эпитаксиальной базой, т. е. в случае выращенного эпитаксиального слоя р-типа, следующей операцией является глубокая диффузия примесей n-типа к коллекторным областям транзистора. Для ее проведения осуществляют селективное травление нитрида кремния с соответствующих участков пластины, практически не затрагивающее изолирующий оксид. При этом для облегчения совмещения используют фотошаблоны с перекрытием областей изолирующего оксида. В результате проведения глубокой диффузии создаются участки электропроводности n+-типа, которые отделены от базовых областей изолирующим оксидом.

Далее при необходимости проводят фотолитографию в нитриде кремния, защищающем базовые области, для вскрытия окон под диффузию примесей р-типа. Такую диффузию проводят для получения резисторов с различным сопротивлением. При осуществлении данного процесса могут быть получены резисторы на различных слоях: базовом р-типа, эпитаксиальпом n-типа, скрытом и глубоком диффузионном n+ -типа. Глубокий диффузионный слой и скрытый слой можно использовать также для внутрисхемных соединений.

В случае изготовления структур с диффузионной базой, когда предварительно был выращен эпитаксиальный n-слой, после создания изолирующего оксида формируют базовые области р-типа. Для этого путем фотолитографии в нитриде вскрывают окна под базовые области и проводят диффузию примеси р-типа. При этом могут формироваться и диффузионные резисторы.

стабилизатор напряжение кремниевый стабилитрон

Затем независимо от типа изготовляемых структур создают эмиттерные области. С поверхности пластины удаляют нитрид, пластину подвергают термическому окислению. В слое оксида путем фотолитографии формируют окна под эмиттерные области и проводят диффузию примеси n+ -типа. В структурах с диффузионной базой одновременно с получением эмиттерных областей создают высоколегированные области n+ -типа к коллектору.

Завершается изопланарный технологический процесс изготовления кристаллов ИМС металлизацией - созданием контактов к структурным элементам и внутрисхемных соединений между ними (рис. 2.9, г) и нанесением защитного слоя. Осуществляют это с помощью обычных процессов фотолитографии в слое SiO2, вакуумного напыления алюминия, фотогравировки по алюминию, вжигания алюминия и пассивации.

Делись добром ;)