а
Вибір матеріалу підкладки
Більшість напівпровідникових ІМС виготовляють на основі монокристалічного кремнію, хоча в окремих випадках використовують германій. Це пояснюється тим, що кремній в порівнянні з германієм володіє рядом фізичних і технологічних переваг, важливих для створення елементів ІМС. Фізичні переваги кремнію порівняно з германієм проявляються в наступному:
· Кремній має велику ширину забороненої зони і менші зворотні струми переходів, що зменшує зв'язки між елементами ІМС, дозволяє створювати мікросхеми, працездатні при підвищених температурах, і мікропотужні схеми, що працюють при малих рівнях робочих струмів.
· Кремнієві транзистори мають більш високе порогове напруга, а отже, логічні схеми на цих транзисторах характеризуються великою статичної перешкодостійкістю.
· Кремній обумовлюється меншою діелектричною проникністю, що обумовлює менше значення бар'єрних ємностей переходів при тій е площі і дозволяє збільшити швидкодію ІМС.
Найбільш важливе технологічну перевагу кремнію в порівнянні з іншими напівпровідниковими матеріалами пов'язано з властивостями шарів двоокису кремнію, які мають гарну адгезію до кремнію і порівняно легко можуть бути отримані на поверхні кремнієвої пластини шляхом її окислення при високій температурі (1200-1300С).
Шар двоокису кремнію відіграє значну роль в технології ІМС на основі кремнію і використовується:
· в якості маски при проведенні локальної дифузії домішок;
· для захисту поверхонь кристала від впливу навколишнього середовища;
· для ізоляції затвора від каналу в МДП-транзисторах з ізольованим затворам;
· в якості діелектрика плівкових конденсаторів.
У промислових умовах кремній найбільш широко використовується для виготовлення напівпровідникових ІМС.
В економічному відношенні застосування кремнію в електроніці більш вигідно, ніж використання германію, так як вартість кремнію високого рівня чистоти в 10 разів нижче вартості германію.
Вибір матеріалу дифезанта
В якості легуючих домішок вибирають елементи, що мають досить високу швидкість дифузії і гарну розчинність в напівпровіднику при температурі дифузії. Для отримання дифузійних областей з дірковою електропровідністю в кремнії використовують елементи-акцептори В, In, Ga, у зовнішніх електронних оболонках яких бракує одного валентного електрона для створення ковалентного зв'язку з атомом чотирьохвалентного кремнію. Для забезпечення електронної електропровідності можна використовувати Р, As, Sb, т. Е елементи, що мають надлишковий валентний електрон в порівнянні з кремнієм. Вибір легуючого елемента серед названих проводиться з урахуванням швидкості дифузії і граничної розчинності домішки (табл.1.1). [1]
Таблиця 1.1 - Властивості різних елементів як легуючих домішок кремнію
ЕлементЕнергія актівацііЕа, еВКажущійся коефіцієнт дифузії, см2с - 1Коеффіціент сегрегацііПредельная розчинність при Т=тисячі чотиреста сімдесят-три К, см - 3Бор3,711,50,35? 1020Галлій3,53,3204? 1019Індій3,916100001019Фосфор4,41400101,2? 1021Мишьяк3,60,44101,7? 1021Сурьма3,94106? 1020
Перевага віддається речовинам, що мають високі граничну розчинність і швидкість дифузії. Максимальної граничної розчинністю домішкових елементів в кремнії володіють миш'як, бор і фосфор. Крім того, бор і фосфор мають високу швидкість дифузії.
В якості легуючий домішки базовій області був обраний бор, а емітерний фосфор.
Вибір матеріалу металізації
Металізація - процес створення контактів і внутрісхемних з'єднань.
У кремнієвих ІМС для створення металізації найбільше застосування знайшов алюміній, оскільки він володіє такими позитивними якостями:
· дозволяє виготовляти структури з металізацією одним металом, що спрощує технологію;
· має високу провідність, близьку до провідності об'ємного матеріалу, і хорошу адгезію до кремнію і оксиду кремнію;
· випаровується у вакуумі;
· плівки алюмінію добре обробляються при проведенні фотолітографії для отримання потрібної конфігурації провідників, вони легко піддаються травленню, яке не діє на Si і 2 SiO;
· вступає в реакцію з оксидом кремнію 2 SiO, який частково залишається на контактних майданчиках;
· утворює низькоомні контакти з кремнієм n + -типу і p -типу;
· не утворює тендітних хімічних сполук AlSi;
· має про...
