1

42 Основы технологии производства КМОП СБИС

Технология производства комплиментарных МОП структур заключается в формировании n- и p-канальных транзисторов на одном кристалле.

По сравнению с n-канальными МОП ИС КМОП схемы имеют ряд преимуществ. Они потребляют меньшую мощность, имеют большую помехоустойчивость и высокую нагрузочную способность по выходу.

К их недостаткам следует отнести несколько меньшую степень интеграции и большее время переключения, т. к. на каждый функциональный элемент приходится дополнительная площадь. Используются КМОП СБИС в основном в качестве цифровых логических элементов.

Пример технологического процесса изготовления КМОП элемента 0.6µm

На первом этапе в пластине p-типа формируется окно n-типа (рис. 1). Далее проводится легирование подложки примесью p-типа (рис. 2) и окисление кремния для формирования подзатворного диэлектрика. Осаждается маска нитрида кремния (рис. 3), формируется полевая изоляция (рис. 4). Формируются оксидные области, удаляется маска Si3N4 (рис. 5).

Формируются области поли-Si затворов (рис. 6)

Формируются области истоков/стоков для p-канальных и n-канальных транзисторов

(рис.7-10). Формируются оксидные спейсеры (рис. 11). Формируются контакты к областям

истоков/стоков (рис. 12). Осаждается межслойный диэлектрик, проводится планаризация

(рис. 13). Формируется 1-ый уровень металлизации (рис. 14). Осаждается и планаризуется

второй межслойный диэлектрик. (рис. 15).

43Особенности технологического маршрута изготовления интегральных схем на

основе GaAs и полупроводниковых гетероструктур соединений группыА3В5

включаягетероструктуры. Важным преимуществом такого подхода служит возможность использования для создания ИС как на обычных эпитаксиальных структурах, так и на более сложных и обладающих лучшими параметрами гетероструктурах, одного и того же набора технологического оборудования (технологической линейки).

Рис. 1. Формирование омических контактов.

Для изготовления интегральных схем используются эпитаксиальные структуры

арсенида галлия или полупроводниковые гетероструктуры соединений А3В5. Эпитаксиальные структуры изготавливаются на полуизолирующих подложках методом пиролиза (разложения)

из металлоорганических соединений и молекулярно-лучевой эпитаксии. Полупроводниковые гетероструктуры выращиваются методом молекулярно-лучевой эпитаксии.

Одной из существенных технологических операций при изготовлении приборов на основе эпитаксиальных структур является изготовление омических контактов. Первыми технологическими операциями служат отмывка пластин, фотолитографии формирования омических контактов и обработка в кислородной плазме.

Рис. 2. Изоляция объемов.

Рис. 3. Изготовление затворов транзисторов.

Рис. 4. Изготовление первого уровня разводки.

Все активные элементы схемы должны быть изолированы друг от друга. На

арсениде галлия изоляция элементов осуществляется ионным легированием бораВ+. Для

Важнейшей технологической операцией при изготовлении ИС является формирование канала транзистора с последующим напылением металла затвора. Для этого проводится процесс фотолитографии, при котором между омическими контактами стока и истока формируется окно в фоторезисте, равное заданному топологическому размеру затвора. После допроявления фоторезиста в плазме проводится операция подгонки канала транзистора по току насыщения между стоком и истоком тестового транзистора. Многократно помещая пластину в травитель и подвергая ее промывке в деионизованной воде и сушке на центрифуге, измеряют ток насыщения формируемого канала.

После напыления металла затворов проводится «взрыв» фоторезиста и в областях затворов транзисторов остается металл.

Затворы изготовленных транзисторов и электроды диодов Шоттки располагаются в n-

эпитаксиальном слое исходной структуры, что увеличивает пробивные напряжения и уменьшает токи утечки затворов транзисторов, и в то же время канал транзистора под затвором имеет высокую концентрацию, которая обеспечивает высокую крутизну транзисторов с затвором Шоттки. При наличии в схеме двух типов транзисторов (нормально закрытых и нормально открытых) технологический процесс повторяется дважды. Отличием их является различная глубина травления канала транзисторов.

К диэлектрическим слоям, используемым при изготовлении приборов на арсениде галлия, предъявляются следующие требования:

1)хорошая адгезия к поверхности GaAs;

2)высокая однородность и воспроизводимость параметров пленки по диаметру пластины и от пластины к пластине;

3)радиационная стойкость;

4)температура процесса не должна вызывать деградацию элементов ИС;

5)совместимость с другими операциями технологического маршрута.

Рис. 6. Изготовление второго уровня разводки.

Низкая температура процесса, а также хорошие электрофизические и механические

свойства получаемых пленок позволяют широко использовать метод плазмохимического

осаждения на всех этапах технологического маршрута изготовления приборов на арсениде

галлия.

Рис. 7. Пассивация.

По слою диэлектрика проводится процесс фотолитографии рисунка первого уровня разводки и последующее травление диэлектрика в буферном травителе. После этого на пластины напыляется металл затвора. Если межоперационное хранение пластин превышает

30 мин, то производится непосредственно перед загрузкой пластин в вакуумную камеру освежение в 5%-м НС1 для снятия собственного окисла арсенида галлия.

Пластины с первым уровнем разводки поступают на тестовый контроль, где проводится измерение статических и динамических характеристик элементов и фрагментов