Планарная технологія
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Планарная технологія

технологія Планарная, планарний процес (англ. planar, від латів.(латинський) planus — плоский, рівний), спочатку — сукупність технологічних операцій, що проводяться для здобуття напівпровідникових (ПП) приладів з електронно-дірковими переходами, кордони яких виходять на одну і ту ж плоску поверхню ПП пластини і знаходяться під шаром захисного діелектричного покриття; у сучасному, ширшому сенсі — сукупність технологічних операцій, що проводяться для здобуття практично будь-яких ПП приладів і інтегральних схем, у тому числі і таких, в яких кордони електронно-діркових переходів не виходять на одну плоску поверхню. Терміни «П. т.» і «планарний прилад» з'явилися в 1959, коли американською фірмою «Ферчайлд» (Fairchild) були створені перші планарниє кремнієві транзистори.

загрузка...

  Основні технологічні операції при виготовленні класичного планарного кремнієвого транзистора з n—p—n -переходамі виконуються в наступній послідовності. На відшліфованій, а потім відполірованій, ретельно очищеній плоскій поверхні пластини з монокристалічного кремнію з електропровідністю n -тіпа ( мал. , а) термічним окисленням в сухому або вологому кисні створюють шар двоокису кремнію (Sio 2 ) завтовшки від декількох десятих до 1,0—1,5 мкм ( мал. , би) . Далі виробляють обробку фотолітографії цього шару (див. Фотолітографія ) : на окислену поверхню кремнію наносять шар фоторезіста, чутливого до ультрафіолетового випромінювання; пластину з висушеним шаром фоторезіста поміщають під шаблон — скляну пластину з малюнком, в заданих місцях прозорим для ультрафіолетового випромінювання; після обробки випромінюванням фоторезіст в тих місцях, під якими повинен зберігатися шар Sio 2 , полімеризують (задублівают), з останньої частини пластини фоторезіст знімають і видаляють таким, що труїть шар Sio, що оголів, 2 , після чого знімають фоторезіст, що залишився ( мал. , в). Потім в ділянки де немає плівки оксиду, проводять дифузію бору (акцепторній домішці) для створення в матеріалі вихідної пластини (колекторна область) базової області з електропровідністю р -тіпа. Т. до. дифузія одночасно йде і перпендикулярно поверхні пластини, і паралельно їй, тобто під краї окисної плівки, то кордони електронно-діркового переходу між колекторною і базовою областями, що виходять на поверхню пластини, виявляються закритими шаром Sio 2 ( мал. , г). Після проведення дифузії бору (або одночасно) поверхню пластини повторно піддають окисленню і повторно виробляють обробку ( мал. , д) фотолітографії з метою створення емітерної області з електропровідністю n- типа дифузією фосфору (донорній домішці) в задані ділянки базової області. При цьому кордони електронно-діркових переходів між емітерною і базовою областями виявляються також закритими шаром Sio 2 ( мал. , е). Після дифузії донорів або одночасно з нею проводять третє окислення і над емітерною областю створюють шар чистої Sio 2 або фосфорно-силікатного скла. Потім виробляють останню обробку фотолітографії і витравлюють над емітерною і базовою областями в плівці оксиду отвору для контактів до цих областей ( мал. же) . Контакти створюють нанесенням тонкої металевої плівки (зазвичай Al; мал. , з). Контакт до колекторної області здійснюють шляхом металізації нижньої поверхні вихідної пластини. Пластину кремнію розрізають на окремі кристали, кожен з яких має транзисторну структуру. Нарешті, кожен кристал поміщають в корпус і герметизують останній.

  У міру свого розвитку П. т. включила ряд нових процесів. Як матеріал захисних плівок використовують не лише Sio 2 , але і нітрид кремнію, оксинітрід кремнію і ін. речовини. Для їх створення застосовують піроліз, те, що реактивне (у кисневому середовищі) розпиляло кремнію і ін. процеси. Для селективного видалення захисної діелектричної плівки, окрім звичайної оптичної фотолітографії, застосовується обробка електронним променем (т.з. електронолітографія). Для легування кремнію, окрім дифузії, використовують іонне впровадження донорних і акцепторних домішок. Набуло поширення поєднання методів П. т. з технологією епітаксіального вирощування (див. Епітаксия ) . В результаті такого поєднання створений широкий клас всіляких планарно-епітаксіальних приладів ПП. З'явилася можливість отримувати стійкі захисні діелектричні плівки не лише на кремній, але і на інших ПП матеріалах. В результаті бувальщини створені планарниє прилади ПП на основі германію і арсеніду галію. Як легуючі домішки в П. т. використовують не лише бор і фосфор, але також ін. елементи третьої і п'ятої груп періодичної системи елементів Д. І. Менделєєва.

  Головне достоїнство П. т., що послужило причиною її поширення в напівпровідниковою електроніці, полягає в можливості використання її як методу групового виготовлення ПП приладів, що підвищує продуктивність праці і відсоток виходу придатних приладів, дозволяє зменшити розкид їх параметрів. Вживання в П. т. таких прецизійних процесів, як фотолітографія, дифузія, іонне впровадження, дає можливість дуже точно задавати розміри і властивості легованих областей і в результаті отримувати параметри і їх поєднання, недосяжні при ін. методах виготовлення ПП приладів. Захисні діелектричні плівки, що закривають вихід електронно-діркових переходів на поверхню ПП матеріалу, дозволяють створювати прилади із стабільними характеристиками, мало змінними в часі. Цьому сприяє також ряд спеціальних заходів: поверхня пластин перед нанесенням захисної плівки ретельно очищають, при створенні захисних плівок використовують особливо чисті вихідні речовини (наприклад, бідистильовану воду, яка після останній дистиляції не контактує із зовнішнім середовищем) і т.д.

  Літ.: Кремнієві планарниє транзистори, під ред. Я. А. Федотова, М., 1973; Мазель Е. З., Прес Ф. П., Планарная технологія кремнієвих приладів, М., 1974.

   Е. З. Мазель.

Стадії виготовлення планарного транзистора: а — вихідна пластина; б — після першого окислення; у — після першої обробки фотолітографії; г — після створення базової області і другого окислення; д — після другої обробки фотолітографії; е — після створення емітерної області і третього окислення; ж — після третьої обробки фотолітографії; з — після металізації; 1 — вихідний кремній з електропровідністю n-тіпа; 2 — маскуюча плівка двоокиси кремнію; 3 — базова область; 4 — емітерна область; 5 — металева плівка (контакти).