3.1.3. Интегральные мдп - конденсаторы
В МДП – конденсаторах в качестве нижней обкладки используется n+-слой полупроводника, верхней – пленка алюминия. Диэлектриком служат тонкие слои SiO2 или Si3N4, последний предпочтителен в связи с большей диэлектрической проницаемостью, но SiO2 более доступен. Толщина диэлектрика составляет 0,05-0,12 мкм. Конструкция МДП – конденсатора представлена на рис. 3.16.
Рис. 3.16. Конструкция интегрального МДП - конденсатора:
1 - верхняя обкладка; 2 - алюминиевый вывод от нижней от нижней обкладки; 3 - подложка p-типа; 4 - коллекторная n-область; 5 – n+-слой (нижняя обкладка конденсатора); 6 - тонкий окисел (диэлектрик конденсатора); 7 - толстый окисел
Эти конденсаторы отличаются лучшими электрическими характеристиками по сравнению с диффузионными (п. 2.7.12).
Недостатком МДП - конденсаторов в составе биполярных микросхем является необходимость введения дополнительной операции создания тонкого диэлектрика (и, естественно, дополнительной операции фотолитографии). Тем не менее в МДП-ИМС, в отличии от биполярных, изготовление МДП - конденсаторов не связано с дополнительными технологическими процессами: тонкий окисел для конденсаторов получается на том же этапе, что и тонкий окисел под затвором, а низкоомный полупроводниковый слой - на этапе легирования истока и стока. Изолирующие карманы в МДП технологии отсутствуют.
В ряде случаев в совмещенных ИМС формируются тонкопленочные МДМ – конденсаторы, которые состоят из двух металлических слоев, разделенных слоем диэлектрика. В качестве обкладок обычно используется Al, или Ta, тогда в первом случае диэлектриком служит Al2O3, во втором – Ta2O5. Диэлектрическая постоянная Ta2O5 на порядок выше, чем у большинства других диэлектриков, но он не используется в микросхемах, работающих на высоких частотах. МДМ - конденсаторы, как и МДП - конденсаторы, работают при любой полярности. Их недостатком является удлиненный технологический маршрут изготовления и необратимый отказ в случае пробоя диэлектрика.
3.2. Технология производства мдп-имс
Для классификации типовых технологических процессов изготовления МДП-ИМС используют различные признаки: тип электропроводности и вид МДП – структур, тип подложки (пластины), материал затвора и подзатворного диэлектрика, способы формирования основных областей МДП – структуры, технологические способы устранения возникающих при изготовлении проблем. По типу электропроводности различают процессы формирования МДП-ИМС на транзисторах одного типа электропроводности (p-канальная и n-канальная технологии и с взаимодополняющими типами электропроводности (КМДП – технология)). В зависимости от вида МДП – структур различают МТОП (металл - толстый оксид - полупроводник), V-МДП, Д-МДП, VД-МДП, БИС ППЗУ – технологии. МДП-ИМС могут быть реализованы на кремниевых, арсенид галлиевых пластинах, на пластинах кремния на диэлектрике (КНД). Для формирования областей истока, стока и канала применяют процессы локальной диффузии и ионного легирования. В качестве материалов служат металлы: алюминий, тугоплавкие металлы и их силициды, легированный поликристаллический кремний (ППК), а в качестве подзатворного диэлектрика – оксид кремния, нитрид кремния, оксид алюминия и др. Подзатворный диэлектрик может быть однослойным и многослойным. Различные способы используют также для обеспечения воспроизводимости и стабильности параметров МДП – транзисторов.
Для изготовления МДП-ИМС наиболее распространенными являются следующие типовые технологические процессы: самосовмещенный толстооксидный, изопланарный, самосовмещенный с использованием ионного легирования, V – процесс, КНС – технология и др.