2 Маршрутный процесс формирования транзистора с диодом Шоттки.

Рисунок 2.1 - Транзистор с диодом Шоттки

Маршрут изготовления транзистора с диодом Шоттки будет следующим.

1.Формирование партии подложек. Подложка: 76 КДБ-0,3;

Рисунок 2.2 – Подложка

2. Химобработка. Предназначена для удаления с поверхности механических и органических загрязнений. Используется перекисно-аммиачный раствор (H2O2+NH4OH+HF) при Т=75°С, t=12 мин, затем каскадная промывка до ρH2O>5 МОм∙см с последующей сушкой на центрифуге V=1000 об/мин, t=12 мин. на линии "Лада-1".

3. Контроль качества химобработки осуществляется на 3-х пластинах из партии по диаметру, проходящему перпендикулярно базовому срезу под микроскопом ММУ-3 в темновом поле при ув.≥250*. Допускается не более 5 дефектов.

4. Высокотемпературная обработка с одновременным окислением для формирования под скрытый n+ - слой предназначена для наращивания слоя SiO2 и осуществляется по следующим этапам:

№ п/п	Изменение температуры °С	Время, мин.	Расход газа, литр/час	Оборудование
1	700-1000	10-30	О2/HCL(25)+N2(250)	Диффузионная печь СДО-125/3-15 или др.
2	1000-1150	10-30	N2(250)
3	1150	30	О2(100)
4	1150-700	30-50	N2(250)

h=0,45-0,55 мкм, загрузка 100 пластин.

Рисунок 2.3 – Подложка с слоем SiO₂

5. Фотолитография для создания рельефа требуемой конфигурации. Обработка пластин в парах ГМДС (гексаметилдисилозан). Затем нанесение фоторезиста h=1,1 мкм на установке "Лада-Электроника".

Сушка Т₁=80^оС, Т₂=90^оС, Тз=105°С, t=10 мин.

Экспонирование на установке совмещения и экспонирования ЭМ-576. Проявление в 0,9%-ном растворе КОН в течение 40 с.

Задубливание ф/р от Т=85°С до 105°С в течение 8 мин.

6. Травление диоксида кремния в течение 10 мин в установке с химической обработки пластин "Лада-1" в травителе: H₂O+HF+HN₄F.

7. Снятие фоторезиста в смеси H₂SO+H₂O₂ в соотношении 3:1 в двух ваннах по 2 мин при Т=60°С для одного объема. В одном объеме обрабатывают 300 пластин. Затем каскадная промывка в деионизованной H₂O до ρ >3 МOм*см.

Сушка в центрифуге при V=I000 об/мин, t=5 мин. Линия "Лада-1".

Рисунок 2.4 – Формирование рельефа

8. Контроль пластин после фотолитографии осуществляется под микроскопом МИИ-4 в светлом поле микроскопа при ув.250*. Не допускается более 18 дефектов. Из них не должно быть пятен, подтеков, остатков проявителя.

Кроме того, контролируется качество травления SiO2 во вскрытых окнах. Не должно быть проколов и растравов SiO2. Линейные размеры измеряются на соответствие КД и заносятся в память ЭВМ.

9. Химическая обработка пластин.

10. Контроль качества химической обработки. Допускается не более 8 дефектов по диаметру пластины, проходящему перпендикулярно базовому срезу. На трех пластинах при ув.250*на микроскопе ММУ-3.

11. Высокотемпературная обработка с окислением перед легированием сурьмой. Загрузка не более 100 пластин. Реализуется в следующих технологических режимах:

N п/п	Изменение температуры °С	Время, мин.	Расход газа, литр/час	Оборудование
1 2 3	700-900 900 900-700	10-15 21 15-30	О2(100) О2(100) О2(100)	диффузионная печь СДО-125/3-15

Толщина SiO2 не контролируется. После этого получим:

Рисунок 2.5 – Рельеф после обработки

12. Ионное легирование сурьмой. Предназначено для формирования скрытого n+- слоя. Имплантация осуществляется на установке "Везувий-5", источник примеси - металлическая Sb.

Рисунок 2.6 – Формирования скрытого n+- слоя

14. Контроль качества химобработки. Допускается не более 8 дефектов по диаметру пластины, проходящему перпендикулярно базовому срезу. На трех пластинах при ув.250*на микроскопе ММУ-3.

15. Высокотемпературная обработка для разгонки примеси в скрытом n+-слое. Загрузка не более 100 пластин. R=30 Oм/мкм, h=2,4 мкм.

N п/п	Изменение температуры °С	Время, мин.	Расход газа, литр/час	Оборудование
1 2 3 4	700-1000 1000-1220 1220 1220-700	10-30 10-30 90 40-60	О2/HCl(100)+ О2(25) О2(100) О2(100) О2(100)	диффузионная печь СДО, СДОМ или др.

16. Снятие SiО2. Осуществляется в травителе HF+H2O+ HN4F в течение трех мин на установке хим. обработки пластин.

Рисунок 2.7 – Сформированный скрытый слой

17. Наращивание эпитаксиального слоя осуществляется в установке эпитаксиального наращивания "Лада-1" силановым методом

SiH₄+H₄ → Si + 3H₂↑

предварительно для очистки поверхности Si используется газовое травление в НСl.

Si+2HCl → Si + H₂+ Cl₂

В процессе эпитаксиального наращивания слой легируется путем введения ПГС легирующей примеси: смесь фосфина с водородом (PH₃+ H₂).

T=1100°C, t=I5 мин, h_э.с.=1,8 - 2,2 мкм , R=0,4-0,5 Oм/мкм.

Рисунок 2.8 – Наращивание эпитаксиального слоя

18. Измерение толщины эпитаксиального слоя осуществляется на установке "Шар-Шлиф" с последующим травлением в хромовом травителе в течение 10 с.

Хромовый травитель: HNО₃+HF+ H₂O+Cr(NО₃)₂.

19. Определение плотности дефектов упаковки в эпитаксиальном слое осуществляется обработкой в хромовом травителе.

Плотность дефектов упаковки σ_x≤1×10²см^-2.

Плотность дислокаций σ_y≤5×10²см^-2.

20. Определение коэффициента заполнения эпитаксиальных

структур линиями скольжения проводится путем травления в смеси HF+H₂О. При этом выявляются дефектные области, возникающие по краям пластины в процессе эпитаксии. Коэффициент заполнения структур линиями скольжения К ≤ 0,5.

21. Контроль пластин после эпитаксии осуществляется по следующей схеме: 1. 100% визуально, не должно быть:

а) пятен, цветопобежалости, трещин;

б) сколов на расстоянии 3 мм от края;

в) завалов, загибов на расстоянии более 3 мм от края;

2. Количество светящихся точек по диаметру, перпендикулярному базовому срезу, не должно быть более 30 штук.

22. Высокотемпературная обработка с одновременным окислением для окисления под нитрид. Предназначена для выращивания подслоя SiО2 на поверхности Si пластин для компенсации механических напряжений между Si и Si3N4 . Загрузка не менее 100 пластин.

№ п/п	Изменение температуры °С	Время, мин.	Расход газа, литр/час	Оборудование
1	700-1000	10-30	О2/HCL(25)+N2(250)	Диффузионная печь СДО-125/3-15 или др.
2	1000-1150	10-30	N2(250)
3	1150	30	О2(100)
4	1150-700	30-50	N2(250)

h=0,45-0,55 мкм, загрузка 100 пластин.

Рисунок 2.9 – Наращивание слоя SiO₂

37. Наращивание нитрида кремния при пониженном давлении. Осуществляется в установках пониженного давления "Планит" в ПГС: SiCl2+NH4. Предназначено для формирования диэлектрического покрытия на поверхности SiО2, служащего для защити структуры в процессе создания изопланарной изоляции. h=0,22 мкм.

Рисунок 2.10 – Наращивание слоя Si₃N₄

38. Контроль внешнего вида пластин после осаждения Si3N4.

1. 100%. Визуально под микроскопом ММУ-3. Не должно быть:

а) пятен, разводов, помутнений:

б) царапин с длиной более 1/4 d-пластин;

в) сплошной сыпи;

2. Не должно быть более 15% дефектных модулей на трех пластинах.

39. Химическая обработка.

40. Контроль качества химической обработки.

Допускается не более 30 дефектов по диаметру пластины, проходящему перпендикулярно базовому срезу. Контроль осуществляется на трех пластинах из 6-ти рабочих при ув.25О*.

41. Фотолитография для создания рельефа требуемой конфигурации. Обработка пластин в парах ГМДС (гексаметилдисилозан). Затем нанесение фоторезиста h=1,1 мкм на установке "Лада-Электроника".

Сушка Т₁=80^оС, Т₂=90^оС, Тз=105°С, t=10 мин.

Экспонирование на установке совмещения и экспонирования ЭМ-576. Проявление в 0,9%-ном растворе КОН в течение 40 с.

Задубливание ф/р от Т=85°С до 105°С в течение 8 мин.

Рисунок 2.11 – Формирование рельефа

42. Плазмохимическое травление диэлектрика в установке плазмохимического травления 08ПХ0-100Т-004 в среде "Хлодана-218" в течение 6 мин, (ВЧ разряд). (C3F8)

43. Плазмохимическое травление Si в ВЧ-плазме элегаза на глубину h=1,2 мкм в установке УВП-2. (SF0).

44. Плазмохимическое снятие фоторезиста. Осуществляется на полуавтомате плазмохимической обработки пластин "Плазма-600". (Плазма-600А) в течение 15-25 мин в плазме O₂, Р(O₂)) =0,5 кгс/см².

45. Доснятие фоторезиста на установке "Лада-1" в смеси H₂SO₄+H₂O₂ (3:1) при Т=60°С, t=2 мин в каждой из двух ванн.

Рисунок 2.12 – Формирование диэлектрика

46. Контроль после ф/л под микроскопом при ув.250*. Не допускается: подтеков, пятен, остатков проявителя. Качество травления Si₃N₄ – 100%.

47. Химобработка.

48. Контроль качества химобработки. Допускается не более 8 дефектов по диаметру под активными областями. Контролируют 3 пластины или из шести рабочих одну.

49. Окисление под давлением для создания межкомпонентной изоляции h=2 мкм. Установка "Термокон" Р=20*10⁵Па, Т=1000°С в О₂.

Рисунок 2.13 – Создание изоляции

50. Травление защитной пленки. Предназначено для снятия защитной маски после создания разделительных областей. Травление осуществляется на линии "Лада" t=70°C в травителе: HF+NH₄F +H₂O. Затем 35 мин в H₃PO₄ каскадная промывка в деионизованной воде до ρ>5 МOм*см и сушка на центрифуге t=5 мин.

51. Химобработка на линии "Лада" в травителе HF+NH₄OH+H₂O в течение 10 мин при Т=75°С. Каскадная промывка в деионизованной воде до ρ>5 МOм*см и сушка на центрифуге.

52. Контроль качества химобработки

53. Высокотемпературная обработка с одновременным окислением для формирования под p - слой предназначена для наращивания слоя SiO2 и осуществляется по следующим этапам:

№ п/п	Изменение температуры °С	Время, мин.	Расход газа, литр/час	Оборудование
1	700-1000	10-30	О2/HCL(25)+N2(250)	Диффузионная печь СДО-125/3-15 или др.
2	1000-1150	10-30	N2(250)
3	1150	30	О2(100)
4	1150-700	30-50	N2(250)

h=0,45-0,55 мкм, загрузка 100 пластин

Рисунок 2.14 – Изолирование областей

54. Фотолитография под базу. Обработка пластин в парах ГМДС (гексаметилдисилозан). Затем нанесение фоторезиста h=1,1 мкм на установке "Лада-Электроника".

Сушка Т₁=80^оС, Т₂=90^оС, Тз=105°С, t=10 мин.

Экспонирование на установке совмещения и экспонирования ЭМ-576. Проявление в 0,9%-ном растворе КОН в течение 40 с.

Задубливание ф/р от Т=85°С до 105°С в течение 8 мин.

55. Контроль пластин после фотолитографии осуществляется под микроскопом МИИ-4 в светлом поле микроскопа при ув.250*. Не допускается более 18 дефектов. Из них не должно быть пятен, подтеков, остатков проявителя.

Кроме того, контролируется качество травления SiO2 во вскрытых окнах. Не должно быть проколов и растравов SiO2. Линейные размеры измеряются на соответствие КД и заносятся в память ЭВМ.

56. Химическая обработка пластин.

57. Контроль качества химической обработки. Допускается не более 8 дефектов по диаметру пластины, проходящему перпендикулярно базовому срезу. На трех пластинах при ув.250*на микроскопе ММУ-3.

Рисунок 2.15 – Формирование базы

59. Ионное легирование бором D20 мкКл/см², Е=100 кэВ. На установке "Везувий-3".

60. Химобработка.

61. Контроль качества химобработки.

62. Высокотемпературная обработка (отжиг и разгонка базы).

N п/п	Изменение температуры °С	Время, мин.	Расход газа, литр/час	Оборудование
1 2 3 4 5	700-900 900 900 1000 1000-700	10-20 4-6 14-16 30 25-45	О2(100) О2(100) N2(250) N2(250) N2(250)	диффузионная печь СДО-125/3-15

R_e=450-600 Oм/мкм (база), R =2000-3000 Oм/мкм (резисторы)

Рисунок 2.16 – Создание р слоя

63. Фотолитография (колектор и эмиттер)

Сушка Т₁=80^оС, Т₂=90^оС, Тз=105°С, t=10 мин.

Экспонирование на установке совмещения и экспонирования ЭМ-576. Проявление в 0,9%-ном растворе КОН в течение 40 с.

Задубливание ф/р от Т=85°С до 105°С в течение 8 мин.

64. Контроль пластин после фотолитографии осуществляется под микроскопом МИИ-4 в светлом поле микроскопа при ув.250*. Не допускается более 18 дефектов. Из них не должно быть пятен, подтеков, остатков проявителя.

Кроме того, контролируется качество травления SiO2 во вскрытых окнах. Не должно быть проколов и растравов SiO2. Линейные размеры измеряются на соответствие КД и заносятся в память ЭВМ.

65. Химическая обработка пластин.

66. Контроль качества химической обработки. Допускается не более 8 дефектов по диаметру пластины, проходящему перпендикулярно базовому срезу. На трех пластинах при ув.250*на микроскопе ММУ-3.

Рисунок 2.17 – Формирование эмиттера и коллектора

67. Ионное легирование сурьмой. Предназначено для формирования скрытого n+- слоя. Имплантация осуществляется на установке "Везувий-5", источник примеси - металлическая Sb.

68. Контроль качества химобработки(см. п. 10).

69. Высокотемпературная обработка для разгонки примеси в скрытом n+-слое. Загрузка не более 100 пластин. R=30 Oм/мкм, h=2,4 мкм.

N п/п	Изменение температуры °С	Время, мин.	Расход газа, литр/час	Оборудование
1 2 3 4	700-1000 1000-1220 1220 1220-700	10-30 10-30 90 40-60	О2/HCl(100)+ О2(25) О2(100) О2(100) О2(100)	диффузионная печь СДО, СДОМ или др.

Рисунок 2.18 – Сформированные эмиттер и коллектор

70. Фотолитография (контакты)

Сушка Т₁=80^оС, Т₂=90^оС, Тз=105°С, t=10 мин.

Экспонирование на установке совмещения и экспонирования ЭМ-576. Проявление в 0,9%-ном растворе КОН в течение 40 с.

Задубливание ф/р от Т=85°С до 105°С в течение 8 мин.

71. Контроль пластин после фотолитографии осуществляется под микроскопом МИИ-4 в светлом поле микроскопа при ув.250*. Не допускается более 18 дефектов. Из них не должно быть пятен, подтеков, остатков проявителя.

Кроме того, контролируется качество травления SiO2 во вскрытых окнах. Не должно быть проколов и растравов SiO2. Линейные размеры измеряются на соответствие КД и заносятся в память ЭВМ.

72. Химическая обработка пластин.

73. Контроль качества химической обработки. Допускается не более 8 дефектов по диаметру пластины, проходящему перпендикулярно базовому срезу. На трех пластинах при ув.250*на микроскопе ММУ-3.

Рисунок 2.19 – Формирование контактов

74. Снятие фоторезиста осуществляется на установке "Лада-1" в диметилформалиде. Время снятия 10 мин в УЗ-ванне, t=5 мин. Затем промывка в деионизованной воде до ρ>3 МОм*см и сушка в центрифуге.

75. Нанесение металлов осуществляется на установке вакуумного напыления «Оратория-5» – магнетронное распыление.

76. Контроль блока металлизации под микроскопом МИИ-4.

Допускается не более двух дефектных модулей (контролируют одну пластину из 10) 100% – визуально. Не должно быть пятен, разводов, вспучивания Ме, пятна Ме, капель Me, отслаивания Me. Адгезия оценивается методом царапания с последующим контролем под микроскопом ММУ-3 (ув. 12О*). Толщина на МИИ-4. На коллекторно-базовых областях используют силицид платины, который одновременно выполняет функции контактирующего слоя с областями эмиттера и коллектора. После напыления и вжигания платины проводятся процессы создания металлизации, которая состоит из двух слоев: TiN – барьерного и Al – проводящего.

77. Химобработка пластин – обработка в изопропиловом спирте t=720 c, T– комнатная.

78. Заключительная фотолитография на линии «Лада-электроника».[4]

Рисунок 2.20 - Транзистор с диодом Шоттки