Диэлектрическая изоляция в интегральных схемах

 

Исторически первым способом изоляции диэлектриком был так называемый эпик-процесс. Этапы этого процесса показаны на рис.1. Исходная пластина кремния n-типа покрывается тонким (2-3 мкм) эпитаксиальным слоем n+-типа (рис. 23, а). Через маску в пластине вы­травливают канавки глубиной 10-15 мкм, после чего всю рель­ефную поверхность окисляют (рис. 23, б). Далее на окислен­ную рельефную поверхность напыляют толстый (200-300 мкм) слой поликристаллического кремния (рис. 23, в). После этого исходную пластину n - типа сошлифовывают на всю толщину вплоть до дна канавок. В результате получаются карманы n-типа (со скрытым n+-слоем), расположенные уже в поликристал­лической подложке (рис. 23, г). Изоляция элементов обеспечи­вается окисным слоем Si02. Основную труд­ность в эпик - процессе представляет прецизионная шлифовка монокристаллической пластины: при толщине сошлифовываемого слоя 200-300 мкм погрешность шлифовки по всей поверх­ности должна лежать в пределах 1-2 мкм.

Если на 2-ом этапе (рис. 23, б) напылять не полупроводниковый слой (поликристаллический кремний), а диэлектрический - керамику, получается ва­риант керамической изоляции. Этот вариант обеспечивает лучшую гальвани­ческую и емкостную «развязку» элемен­тов, но он сложнее и дороже.

Рис. 23. Метод диэлектриче­ской изоляции (эпик-процесс): а — исходная структура; б — травление канавок и окисление; в — напыление поликристаллического крем­ния; г — конечная структура (карманы со скрытым n+- слоем)

 

Воздушная изоляция

 

Большое распространение полу­чила так называемая технология кремний на сапфире. (КНС, англ. S0S — Silicon On Sapphire). Ее основные этапы показаны на рис. 28. Сапфир имеет такую же структуру кристал­лической решетки, как и кремний. Поэтому на сапфировой пластине (подложке) можно нарастить эпитаксиальный слой кремния (рис. 28, а), а затем протравить этот слой на­сквозь до сапфира, так чтобы образо­вались кремниевые «островки — карманы» для будущих элементов ИС (рис. 28, б). Эти карманы с ниж­ней стороны изолированы друг от друга сапфиром — диэлектриком, а с боковых сторон — воздухом. Поэ­тому технологию КНС часто относят к классу воздушной изоляции. Недо­статком этого метода является рель­ефность поверхности, которая за­трудняет осуществление металличе­ской разводки.

Рис. 28. Технология «кремний на сапфире» (КНС): а — исходная структура; б — рельефные карманы

 

15.2.

Коллекторная изоляция

 

Рис. 37.1 Метод изоляции элементов коллекторной диффузией

 

Метод ИКД характерен тем, что эпитаксиальный слой (тол­щиной 2-3 мкм) имеет проводимость р -типа. В этом слое распо­ложены заранее созданные скрытые n+-слои. Разделительная диффузия в данном случае осуществляется с помощью донорной примеси (фосфора); глубина диффузии соответствует расстоянию от поверхности до скрытого слоя. В результате получаются кар­маны р - типа (будущие базовые слои), а скрытый n+-слой вместе с разделительными n+-слоями образует область коллектора. Как видим, в данном случае разделительные слои выполняют полез­ную функцию и, следовательно, не влияют на коэффициент ис­пользования площади. Последний при методе ИКД оказывается значительно больше, чем в основном варианте (рис. 37.2). Однако из-за большой концентрации примеси в n+-слоях методу ИКД свойственны меньшие пробивные напряжения коллекторного перехода и большие значения коллекторной емкости. Кроме того, чтобы сделать базу неоднородной и тем самым создать в ней внутреннее ускоряющее поле, в p -карманы приходится до­полнительно проводить диффузию акцепторной примеси.

Рис 37.2 Основной способ изоляции элементов с помочью переходов в планарно-эпитаксиальных ИС

 

20.2.

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: