Изготовления дискретных

Для разрыва путей токов утечки между элементами ИМС локальные области, в которых формируются эти элементы, должны быть изолированы друг от друга. В технологии изготовления биполярных ИМС могут использоваться несколько методов изоляции, важнейшими из которых являются:

материалы, на параметры которых налагается комплекс требований (высокая адгезия с кремнием и диоксидом кремния, согласованный коэффициент термического расширения, слабое влияние на электрофизические свойства кремния и др.)- В наибольшей степени таким требованиям отвечает алюминий, который в настоящее время очень широко используется в технологии изготовления биполярных ИМС.

На основании изложенного можно заключить, что в процессе изготовления биполярных ИМС различные свойства применяемых материалов сочетают так, чтобы можно было избирательно формировать р-п-переходы, выполняющие функции элементов схемы и обеспечивающие надежную изоляцию, а также соответствующие полупроводниковые и металлические слои, выполняющие роль контактных площадок, проводников и пассивных элементов. Решение всех этих задач обеспечивается с помощью определенной последовательности технологических процессов, включающей в себя чередующиеся операции химической обработки поверхности, эпитаксиального наращивания слоев кремния, термического окисления, маскирования поверхности фоторезистом, диффузии примесных атомов для получения слоев с электропроводимостью р- и n-типов, металлизации, нанесения защитного слоя.

Из анализа технологических процессов изготовления биполярных и МДП-ИМС следует, что биполярная технология примерно на 30% сложнее МДП-технологии. При использовании МДП-технологии существенно уменьшается число необходимых технологических операций, особенно операций высокотемпературной диффузии. Поэтому выход годных МДП-ИМС значительно превышает выход годных биполярных полупроводниковых ИМС той же функциональной сложности.

Преимуществом МДП-ИМС является также возможность обеспечения лучших характеристик реализуемых на их основе устройств. Благодаря этим свойствам на МДП-ИМС в настоящее время можно разрабатывать и изготовлять с приемлемыми затратами системы, которые ранее являлись неэкономичными. В частности, вполне рентабельным стало изготовление систем, которые невозможно было реализовать с учетом заданных ограничений на размеры из-за состояния технологии изготовления биполярных ИМС, методов сборки и конструктивного оформления, потребляемой мощности и массы. Кроме того, для МДП-ИМС характерна более высокая надежность. Однако практическая реализация всех этих преимуществ требует внесения значительных изменений в методы расчета схем для преодоления ограничений, налагаемых современной МДП-технологией.

Технология изготовления биполярных интегральных структур. Элементы биполярных интегральных структур создаются в едином технологическом цикле на общей полупроводниковой подложке. Каждый элемент схемы формируется в отдельной изолированной области, а соединения между элементами выполняются путем металлизации на поверхности пассивированной схемы. Изоляция между элементами схемы осуществляется двумя способами: обратно-смещенными р — п переходами и диэлектриком. Изоляция рбрат-

Для изготовления биполярных ИМС с электрической изоляцией компонентов р-п переходом необходимо иметь шесть масок. Конфигурации шаблонов для биполярных ИМС показаны на 17-6. Первая маска используется для получения скрытого слоя; она определяет границы этого слоя; следующие используются для создания диффузионного изолирующего канала р-типа и области базы, они состоят из узких полосок, отделяющих изолированные области, рисунка областей базы и диффузионных резисторов р-типа; третья маска используется при получении областей п+-типа для эмиттерных областей транзисторов и диодов, а также контактных участков п+-типа

Технология двойной диффузии позволяет получить каналы длиной от 0,4 до 2,0 мкм даже при сравнительно нестрого контролируемых диффузионных режимах, которые применяются для изготовления биполярных структур, тогда как при обычной МДП тех-

В настоящее время существует большое количество конструктивно-технологических вариантов изготовления биполярных транзисторов.

Преимуществом МДП-ИМС является также возможность обеспечения лучших характеристик реализуемых на их основе устройств. Благодаря этим свойствам на МДП-ИМС в настоящее время можно разрабатывать и изготовлять с приемлемыми затратами системы, которые ранее являлись неэкономичными. В частности, вполне рентабельным стало изготовление систем, которые невозможно было реализовать с учетом заданных ограничений на размеры из-за состояния технологии изготовления биполярных ИМС, методов сборки и конструкционного оформления, потребляемой мощности и массы. Кроме того, для МДП-ИМС характерна более высокая надежность. Однако практическая реализация всех этих преимуществ требует внесения значительных изменений в методы расчета схем для преодоления ограничений, накладываемых современной МДП-технологией.

Одним из перспективных -направлений изготовления биполярных БИС является использование в mix в качестве основного вентиля схемы на эмиттерных повторителях (ЭПЛ). На основе этих схем разработана БИС, содержащая 5000 приборов на одном кристалле размером 5,6x5,85 мм.

Во второе издание (первое вышло в 1974 г.) включен новый материал: технология изготовления структур на соединениях типа A1IJBV и их твердых растворах; технология изготовления дискретных приборов-диодов, транзисторов, тиристоров, оптронов, приборов СВЧ, приборов с зарядовой связью и на жидких кристаллах и др.

Процесс изготовления полупроводниковых ИМС представляет собой дальнейшее развитие процессов изготовления дискретных полупроводниковых приборов. Поэтому методы проектирования и расчета таких схем можно считать хорошо отработанными. Достигнутый уровень производства полупроводниковых ИМС позволяет в свою очередь ограничить пределы миниатюри зации, определяемые степенью надежности, допустимой плотностью упаковки и стоимостью изготовления. Полупроводнике-

Относительно низкая стоимость изготовления ИМС в первую очередь определяется условиями их массового производства, сравнимого с процессом изготовления дискретных транзисторов. По сравнению с технологией изготовления транзисторов способ производства ИМС с внутренними соединениями требует введения только одного дополнительного процесса, которым является процесс изоляции элементов.

Значительные отличия существуют и между технологическими методами практического изготовления дискретных и интегральных элементов. Технология производства ИМС должна обладать гораздо большей гибкостью и универсальностью, поскольку при изготовлении интегральных микросхем приходится удовлетворять требованиям, одновременно предъявляемым параметрами многих элементов, а эти требования, как правило, бывают противоречивыми. Поэтому возможные значения примесных концентраций, используемых при выполнении элементов, а также размеры и геометрические конфигурации различных локальных областей изменяются в очень широких пределах.

Методы изготовления полупроводниковых биполярных ИМС основаны на тех же технологических процессах, что и методы изготовления дискретных биполярных транзисторов.

Ускорение социально-экономического развития страны — стратегический курс, намеченный на XXVII съезде КПСС. В качестве главного рычага всесторонней интенсификации экономики партия выдвигает кардинальное ускорение научно-технического прогресса. Оно немыслимо без широкого использования достижений промышленной кибернетики, вычислительной техники, радиоэлектроники и электронной техники. Материальной основой этих научных направлений являются полупроводниковые материалы, используемые для изготовления дискретных приборов и интегральных схем.

В настоящее время газовая эпитаксия в промышленных масштабах применяется главным образом в производстве структур арсенида галлия, используемых для изготовления полевых транзисторов и диодов Ганна, а также твердых растворов арсенид-фосфид галлия (д:л^0,40), применяемых для изготовления дискретных светодиодов и знаковых индикаторов красного цвета свечения. Технология таких структур основана на косвенных методах синтеза, проводимых в газовой фазе с использованием окислительно-восстановительных реакций, получивших название химических транспортных (см. 3.8, позиция Б, 4), и реакций обменного разложения смеси металлоорганических соединений (МОС) и гидридов элементов V группы (см. 3.8, позиция Б, 3). Принципиальные схемы процессов получения эпитаксиальных слоев полупроводниковых соединений и их твердых растворов с использованием этих реакций показаны на 6.17 на примерах арсенида галлия и твердого раствора арсенид-фосфид галлия.

интегральных микросхем, так и для изготовления дискретных полупроводниковых приборов. Полупроводниковые интегральные микросхемы, отличающиеся малыми размерами и сложной конфигурацией активных областей, нашли особенно широкое применение в вычислительной технике и радиоэлектронике.

По физической структуре и технологии изготовления транзисторы подразделяют на эпитаксиально-планарные, пленарные, меза-планарные диффузионно-сплавные и др. Широкое распространение эпитаксиалыга-планарных и пла-иарных транзисторов связано с использованием в технологии изготовления дискретных приборов прогрессивных методов микроэлектроники, обеспечивающих лучшие параметры транзисторов,

Процесс изготовления полупроводниковых ИМС представляет собой дальнейшее развитие процессов изготовления дискретных полупроводниковых приборов. Поэтому методы проектирования и расчета таких схем можно считать хорошо отработанными. Достигнутый уровень производства полупроводниковых ИМС позволяет с свою очередь ограничить пределы миниатюризации, определяемые степенью надежности, допустимой плотностью упаковки и стоимостью изготовления. Полупроводниковая ИМС — это монолитное устройство, в котором все элементы изготовлены на единой полупроводниковой подложке и в едином технологическом цикле. Особенность технологического процесса производства полупроводниковых ИМС заключается в том, что одновременно с изготовлением транзисторных структур необходимо получать диоды, резисторы и конденсаторы, параметры которых удовлетворяли бы требованиям, устанавливаемым на этапе схемотехнической отработки.

готовления ИМС диффузионными методами характеризуется минимальным числом этапов производства и наивысшим по сравнению с другими типами схем процентом выхода годных элементов. Относительно низкая стоимость изготовления ИМС определяется в первую очередь условиями их массового производства, сравнимого с процессом 'изготовления дискретных транзисторов. По сравнению с технологическими методами изготовления транзисторов производство ИМС с внутренними соединениями требует введения дополнительного процесса — изоляции элементов.