Избирательного травления

Все перечисленные элементы микросхемы получают в едином технологическом цикле в кристалле полупроводника. Изоляцию отдельных элементов осуществляют одним из двух способов: закрытым p-n-переходом или с помощью изоляционной пленки двуокиси кремния SiO2. На 2.7 показана последовательность получения изолированных областей я-кремния. Такой технологический процесс содержит ряд описанных ранее операций. Вначале на пластину исходного n-кремния методом фотолитографии наносят защитную маску и проводят избирательное травление исходного кристалла ( 2.7, а). Затем после смывания маски осуществляют окисление поверхности кристалла кремния, на котором образуется изоляционный слой ( 2.7, б).

Избирательное травление и микроскопическое исследование

ются лишь медные круглые площадки, выполняют гальваническое наращивание меди (35 мкм), а затем серебра (1,5 мкм). Далее следует снятие фоторезиста и избирательное травление пленок меди и ванадия. Контактные выступы при этом защищены слоем серебра. Процесс заканчивается лужением полученных выступов ирипоем (например, ПСрОС 3—58) толщиной порядка 10 мкм. Защитной маской при этом является изоляционный слой, нанесенный в начале процесса.

а — участок групповой пластины с межсоединениями; б—осаждение диэлектрика, фотолитография по диэлектрику; в — напыление ванадия и меди; г — маскирование фоторезистом, гальваническое наращивание меди и серебра; д — снятие фоторезиста, избирательное травление меди и ванадия, об-луживание припоем (слои ванадия и меди условно не показаны)

При проектировании топологического рисунка межсоединений вместо обычных контактных площадок предусматривают удлиненные полоски (0,5—1 мм) шириной 0,1—0,2 мм — будущие балочные выводы. Вначале кристаллы групповой пластины обрабатывают по технологии монолитных интегральных схем. Во время металлизации кроме вакуумного напыления подслоя применяют электролитическое наращивание золота (10— 30 мкм), после чего производят избирательное травление. Далее материал подложки удаляют шлифованием, а элементы разделяют сквозным избирательным травлением кремния. Таким образом, во время формирования элементов можно исключить два высокотемпературных

/ — маскирование нитридом крем-чия с подслоем SiO2 (на рисунке не показан); 2—-локальное окисление кремния; 3 — избирательное травление Si3Nt и подслоя SiO2; 4 — диффузия примеси для образования областей истока и стока и последующее окисление этих областей; 5 — образование окон под контакты, формирование затвора и межсоединений

2 мкм. Далее производится избирательное травление Si3N4 и тонкого слоя SiC^ с целью создания диэлектрика под будущий затвор. Через образованные окна осуществляется диффузия для получения областей истока и сто:ка, которые далее термически окисляются на глубину около 0,5 мкм. Затем следует обычная технология (вскрытие окон под контакты, металлизация и получение межсоединений).

2.16. Схема обратной фотолитографии: а — технологичЕ'.ский подслой, б — негативная фотомаска на технологическом подслое; в — избирательное травление подслоя и удаление фотомаски; г — напыление резистивного слоя; д—растворение технологического подслоя

слой легко травящегося металла (медь, алюминий и др.), который в процессе выполняет роль технологического подслоя. Далее на поверхности формируется негативная фотО'Маска и проводится избирательное травление подслоя. Затем поверхность покрывают сплошной резистивной пленкой и производят травление технологического подслоя. Травитель проникает через трещины и разрывы на ступеньках резистквной пленки. Таким образом, толщина технологического подслоя должна

ются лишь медные круглые площадки, выполняют гальваническое наращивание меди (35 мкм), а затем серебра (1,5 мкм). Далее следует снятие фоторезиста и избирательное травление пленок меди и ванадия. Контактные выступы при этом защищены слоем серебра. Процесс заканчивается лужением полученных выступов ирипоем (например, ПСрОС 3—58) толщиной порядка 10 мкм. Защитной маской при этом является изоляционный слой, нанесенный в начале процесса.

а — участок групповой пластины с межсоединениями; б—осаждение диэлектрика, фотолитография по диэлектрику; в — напыление ванадия и меди; г — маскирование фоторезистом, гальваническое наращивание меди и серебра; д — снятие фоторезиста, избирательное травление меди и ванадия, об-луживание припоем (слои ванадия и меди условно не показаны)

Подготовительно-заключительное время затрачивается рабочим на ознакомление с чертежом, подготовку и наладку оборудования, приспособлений и инструментов, снятие и сдачу приспособлений и инструментов после окончания работы и сдачу выполненной работы. В серийном производстве при периодически повторяющихся операциях, а также на переналаживаемых групповых и автоматических станочных линиях /п.3 затрачивается главным образом на наладку оборудования. Это время зависит от оборудования, на котором выполняется работа, характера выполняемой работы, степени сложности наладки и не зависит от размера партий. Основное технологическое время — время непосредственного изменения состояния обрабатываемой детали, т. е. изменения электрических и физических свойств, качества поверхности. Например, основное время избирательного травления фольгированного диэлектрика равно произведению толщины фольги /гф на скорость травления V4, т. е. t0 — Ь.ФУТ, а при станочной обработке резанием /о = Li/SM, где L — расчетная длина рабочего хода, мм; / — число рабочих ходов для выполнения перехода; 5М — минутная подача инструмента, мм/мин.

Для нанесения тонких пленок наиболее часто применяют два мете да: термовакуумное испарение и ионное (катодное) распыление в тлеющем разряде. Эти метода! позволяют получать тонкие пленки на изоляционной подложке в одном или нескольких технологических циклах, причем рисунок пленочных элементов, как правило, воспроизводится на подложке последовательно в виде резистивных, проводящих и диэлектрических слоев. Для получения рисунка применяют ряд методов, наибольшее распространение из которых получили методы свободной (механической) маски, контактной маски и избирательного травления. Первый метод заключается в использовании маски-трафарета, через щели и отверстия которой воспроизводят рисунок микросхемы. Дальнейшее усовершенствование этого метода привело к использованию контактной маски, которая получается вакуумным осаждением тонкой металлической пленки непосредственно на поверхность подложки. Однако при использовании масок возникает бесчисленное множество проблем, связанных с механическими напряжениями в маске и с возможными загрязнениями. Поэтому в последнее время наиболее часто применяют метод избирательного травления, в особенности при создании сложных конфигураций. При этом методе пленки наносят на всю поверхность подложки, а затем производят вытравливание нужной конфигурации методами фотолитографии.

и—исходная заготовка; б — после избирательного травления SiO2 и кремния; в — после окисления поверхности; г — после осаждения поликристаллического кремния;

Нанесение платины осуществляется электронно-лучевым испарением в вакууме или катодным распылением на .поверхность пластины, прошедшей .фотолитографическую обработку по слою SiO2. После обработки при 600— 700° С в окнах образуется, силицид платины. Далее платину удаляют с участков, покрытых SIO2, путем избирательного травления. Очень важно тщательное удаление SiO2 в контактных окнах, так как платина не восстанавливает окисел .кремния (в отличие от алюминия).

1) для глубокого избирательного травления кремния при создании диэлектрической изоляции между элементами («кармашковая» структур-а), при создании воздушной изоляции элементов в схемах с балочными выводами и гетерозпитаксиальных схемах;

2) для избирательного травления двуокиси кремния (или другой пассивной пленки) при локальной диффузии легирующих примесей 'в кремний, а также при создании омических контактов к элементам;

4) для избирательного травления резистивных и диэлектрических пленок при формировании элементов в совмещенных микросхемах.

В формуле (1.14) не учтены погрешности, .возникающие при изготовлении рабочего фотошаблона в процессе контактной лечати и избирательного травления.

При изготовлении фотошаблонов прибегают « процессу избирательного травления хрома. Рекомендуемым травителем является 50%-ный раствор соляной кислоты. Процесс протекает в две стадии:

На 3. 15 показана последовательность монтажа кристаллов с помощью промежуточной контактной рамки, заменяющей систему проволочных перемычек. Промежуточные контактные рамки получают в ленте алюминиевой фольги толщиной 70 мкм путем чеканки на прессе и последующего электрохимического избирательного травления (используется эффект утонения материала в результате чеканки на штампе). В итоге формируется система промежуточных выводов ( 3.15, а).

и—исходная заготовка; б — после избирательного травления SiO2 и кремния; в — после окисления поверхности; г — после осаждения поликристаллического кремния;