1.3 Эпитаксия.

Это технологический процесс выращивания тонких монокристаллических

слоев полупроводника на монокристалличеcкиx подложках. Материал подложки в процессе выращивания играет роль затравочного кристалла, а получаемая

пленка является продолжением ее структуры. Характерной особенностью

эпитаксии является возможность формирования слоев с заданными электро-

физическими свойствами и геометрическими размерами. Так, если в процессе

эпитаксиального выращивания наряду с атомами полупроводника в росте пленки участвуют и атомы легирующего элементa, то на границе раздела пленка - подложка можно получить p-n-переход или изотопные переходы n + -n и р + -р. Таким образом, в тонких слоях (2-10 мкм) эпитаксиально-планарных структур создаются элементы ИМС, а подложка толщиной 500 мкм является несущей конструкцией.

При создании приборов диффузионным легированием число диффузионных

процессов может быть ограниченно. Так, при проведении трех диффузионных

процессов трудно получить нужную концентрацию примеси в нижнем слое, в

особенности если он должен иметь высокое удельное сопротивление, т. е.

низкую концентрацию носителей.

Гораздо легче получать слои с требуемым распределением примесей, если

они вводятся в процессе выращивания эпитаксиальных пленок. Равномерное

распределение примесей, которое неосуществимо в диффузионных слоях, легко достигается при эпитаксии. При совместном использовании эпитаксии и диффузии улучшаются эксплуатационные характеристики полупроводниковых приборов.

Процесс эпитаксиального наращивания слоев полупроводника заключается в

осаждении его атомов на подложку, в результате чего на ней вырастает слой,

кристаллическая структура которого подобна структуре подложки.

Эпитаксиальный слой обладает теми же структурными дефектами, что и

подложка, поэтому для получения надежных полупроводниковых приборов

первостепенное значение имеют чистота и структурное совершенство материала подложек.

Наибольшее распространение в производстве полупроводниковых приборов

получили способы газофазной и жидкофазной эпитаксии. Способ газофазной

эпитаксии, являющийся наиболее простым в условиях серийного и массового

производства, используется для формирования тонких слоев кремния и сложных полупроводникор типа АIIIВV, а жидкофазной -в основном для получения этатакси- альных слоев арсенида галлия и гетероструктур на его основе (например, GaAs-GaAlAs). При формировании кремниевых эпитаксиальных пленок спосо бом газофазной

эпитаксии используют реакции восстановления тетрахлорида (SiCl4) или

трихлорсилана (SiHCl3) над кремниевыми подложками. Парогазовая смесь

соответствующего состава прохо дит над нагретой до определенной температуры подложкой, осаждаясь на ней в виде монокристаллического слоя. Обычно такие процессы осуществляют в кварцевых реакторах. При восстановлении тетрахлорида в качестве газа-носителя используют водород. При этом происходит следующая реакция:

SiCI4+2H2 4HCI+Si

Для качественного проведения процесса осаждения температура подложек

должна быть 1100-1300°С. При получении эпитаксиальных слоев с заданными

свойствами в состав парогазовоя смеси вводят легирующую добавку.

При формировании эпитаксиальных пленок арсенида галлия способом

жидкофазной эпитаксии сначала получают расплав полу проводникового

материала с соответствующими легирующими добавками, а затем подложку

подводят к поверхности раствора-расплава. После установления теплового

равновесия между ними их охлаждают по соответствующему закону для

эпитаксиального осаждения пленки на подложку.

1.4 Металлизация полупроводниковых структур. Этот способ ис пользуется для формирования межсоединений в ИМС,

создания контактных площадок и состоит из двух этапов - металлизации и

фотолитографии по металлической пленке. Нанесение металлизации в планарной технологии осуществляется либо термическим испарением, либо катодным распылением.

При вакуумном термическом испареении металл нагревают электрическим

током или бомбардируют его электроннонным лучом. Перенос потока испаряемых частиц в пространстве источник - подложка зависит от степени вакуума и определяется длиной свободного пробега молекул. При соударении атомов испаряемого вещества с поверхностью подложки происходит конденсация - процесс перехода вещества из газообразной в твердую или жидкую. Качество напыленных пленок зависит от степени очистки, температуры подложки, а также от скорости испарения, вакуума, геометрии системы и др.

Катодное распыление целесообразно применять для получения пленок

тугоплавких металлов (с высокой температурой испарения) -титана, вольфрама,

молибдена. Для этого в вакуумную камеру напускают при небольшом давлении (1,0 Па ) газ и, подавая постоянное или переменное напряжение 3-5 кВ, между

элек тродами зажигают тлеющий разряд. Образовавшиеся при этом положительные ионы газа ускоряются по направлению к катоду, выполненному из распыляемого материала, и бомбардируют его. Атомы распыляемого катода осаждаются на полупроводниковую подложку и образуют сплошную металлическую пленку.

Фотолитографией по металлической пленке формируют требуемую

конфигурацию проводников межсоединений и контактные площадки для

присоединения схемы к внешним выводам корпуса .

После окончания групповой обработки пластины со сформированными

структурами поступают на сборку приборов (индивидуальная обработка).