Технологический маршрут изготовления ИМС

Технология изготовления биполярных ИМС с диэлектрической изоляцией предусматривает формирование кристаллов, в которых каждый элемент изолирован полностью слоем диэлектрика. Рассмотрим технологию, основанную на получении изолированных областей из слоев окиси кремния и поликристаллического кремния.

1) Составляют партию кремниевых пластин n – типа (рис. 2.1), и подвергают их механической обработке, затем химической в кислотах и щелочах, после промывают в дистилированной и деионизованной водой.

Рисунок 2.1 Кремниевая пластина n – типа

2) Проводят термическое окисление Si(Рис. 2.2) в однозонной диффузионной печи в атмосфере сухого или влажного кислорода или паров воды при температуре .

Рисунок 2.2 Кремниевая пластина n – типа с окислом SiО₂

3) Методом Ф.Л.№1 в маске из окиси кремния вскрывают окна под изолирующие области, через которые травят кремний на глубину 10 мкм

Рисунок 2.3 Кремниевая пластина n – типа после ФЛ №1

4) Для получения на рельефной поверхности пластины слоя двуокиси кремния (Рис. 2.4) толщиной 1 мкм пластины вновь термически окисляют в атмосфере сухого или влажного кислорода при температуре  .

Рисунок 2.4 Рельефная поверхность пластины кремния

5) На поверхности кремния со стороны окисленных канавок методом плазмохимического осаждения кремния осаждают поликристаллический кремний (Рис. 2.5) толщиной 0,25 мм путем разложения силана при температуре подложки 600 – 650 .

Рисунок 2.5 Рельефная поверхность пластины кремния с осажденным поликристаллическим кремнием

6) После этого с противоположной поверхности пластины сошлифовывают слой монокристаллического кремния n- типа до слоя окисла  и методом термического окисления создают слой окисла толщиной  (Рис. 2.6) в атмосфере сухого кислорода по всей поверхности пластины.

Рисунок 2.6 Сформированная область кремния n-типа в поликремнии

7) Проводят Ф.Л.№2 для вскрытия окон в  под базовую диффузию и методом двухстадийной диффузии бора создают базовую область p – типа (Рис 2.7). Первая стадия (загонка) осуществляется при температуре  в течение времени загонки начинается в среде аргона и кислорода, а заканчивается в инертной среде – подается один аргон. Вторая стадия (разгонка) проводится при более высокой температуре  в течение времени  в окислительной среде, в результате чего происходит перераспределение бора на глубину .

Рисунок 2.7 Сформированная область кремния p-типа в кремния n-типа

8) Проводят Ф.Л.№3 для вскрытия окон под эмиттерную диффузию, которая проводится в одну стадию. В качестве примеси используем фосфор в результате чего получаем окна в оксидном слое под эмиттерные и контактные области. Диффузия фосфора проводится на глубину 0,7 мкм при температуре загонки в течении времени загонки (мин). Затем проводится травление , очистка пластины и после этого пластина вновь окисляется. 

Рисунок 2.8 Структура с высоколегированными областями n-типа кремния.

9) Проводится Ф.Л.№4 для вскрытия окон в  под контакты. Затем проводится напыление пленки алюминия толщиной  методом термического испарения.

Рисунок 2.9 Структура с металлизацией Al

10) Поверхность алюминия подвергается фотогравировке с помощью Ф.Л.№5, чтобы получить внутрисхемные соединения необходимой конфигурации и контактные площадки (Рис.2.10). Вжигание контактов проводятся при температуре . Затем наносят защитный слой двуокиси кремния толщиной 1 мкм и Ф.Л.№6 в нем вскрывают окна к контактным площадкам.

Рисунок 2.10 Структура с сформированными контактами

Данный технологический процесс позволяет получить хорошую изоляцию между элементами как по постоянному, так и по переменному току. По такой технологии целесообразно изготовлять микромощные и быстродействующие цифровые и высокочастотные аналоговые ИМС. Но стоимость технологического процесса высока по сравнению с процессами изоляции p – n – переходом.