Виготовлення біполярного транзистора (150120)

Посмотреть архив целиком

Біполярний транзистор — напівпровідниковий елемент електронних схем, із трьома електродами, один з яких служить для керування струмом між двома іншими. Термін "біполярний" підкреслює той факт, що принцип роботи приладу полягає у взаємодії з електричним полем часток, що мають як позитивний, так і негативний заряд.

Транзистори класифікуються за вихідним матеріалом, розсіюванню потужністю, діапазоном робочих частот, принципом дії. В залежності від вихідного матеріалу їх поділяють на дві групи: германієві та кремнієві. За діапазоном робочих частот їх ділять на транзистори низьких, середніх і високих частот, за потужністю — на класи транзисторів малої, середньої та великої потужності. Транзистори малої потужності ділять на шість груп: підсилювачі низьких і високих частот, малошумні підсилювачі, перемикачі насичені, ненасичені та малого струму; транзистори великої потужності — на три групи: підсилювачі, генератори, перемикачі. За технологічними ознаками розрізняють сплавні, сплавно-дифузійні, дифузійно-сплавні, конверсійні, епітаксіальні, планарні, епітаксіально-планарні транзистори.

Винахід відноситься до мікроелектроніки, а саме до технології виготовлення ІС високого ступеня інтеграції на біполярних транзисторах з використанням методів самозміщеної технології (ССТ). Метод самозміщеної технології (Gigabit Logio Bipolar Technology advanced super sela-aligned Process Technology) [1] дозволяє істотно зменшити відстань між електродами до бази та емітер і в цілому розмір транзистора. Разом з тим розмір емітера в цьому методі визначається мінімальним розміром на літографії, незначно зменшуючись на товщину бічного діелектрика на стінках вікна, не дозволяючи отримувати субмікронними розміри емітера. Найбільш близьким технічним рішенням до пропонованого є спосіб виготовлення транзистора (Utilizinc Polysilicon Diffusion sources and special maskinc Techniques) [2], який включає формування в кремнієвої підкладці першого типу провідності прихованих шарів другого типу провідності, формування областей ізоляції і глибокого колектора, формування на поверхні першого плівки діелектрика, витравлювання в діелектрику ока під базу, формування перших плівки полікремнія, легованої домішкою першого типу провідності, формування покриття, що включає другого діелектричну плівку і плівку оксиду металу як маски для травлення, розтин у другій діелектричної плівці вікон під емітерний області транзисторів, витравлювання у вікнах під емітерний області полікремнія, легування кремнію домішкою першого типу провідності, формування третього плівки діелектрика, ізолюючої торці перший плівки полікремнія у вікнах під емітерний області, формування другої плівки полікремнія, легованої домішкою другу типу провідності, осадження фінальної плівки діелектрика, формування пасивних і активних базових областей і емітерний області, створення контактів до них і металізації.

Недоліком процесу виготовлення транзистора є неможливість отримання субмікронних розмірів емітера, менших за розміром мінімального розміру на літографії. Як відомо, підвищення швидкодії ІС досягається за рахунок зниження ємностей і зарядних опорів в транзисторі, цілком визначаючись шириною вікна, розкриваємо під емітер. Сучасні методи літографії дозволяють отримувати мінімальні розміри 0,8 - 1,2 мкм, а з використанням вдосконалених методів - 0,5 мкм і навіть 0,25 мкм. Однак все це потребує великих витрат і істотно ускладнює процес виготовлення ІС, знижує відсоток виходу придатних і не дозволяє керувати подальшим зниженням розмірів емітера. У той же час цей параметр є ключовим при створенні високошвидкісних біполярних ІС. Завданням цього винаходу є підвищення швидкодії транзистора за рахунок зменшення топологічних розмірів емітерний областей транзистора і отримання високого відсотка виходу придатних. Для досягнення зазначеного технічного результату в способі виготовлення біполярного транзистора, що включає формування в кремнієвої підкладці першого типу провідності прихованих шарів другого типу провідності, осадження епітаксиальні шару другого типу провідності, формування областей ізоляції і глибокого колектора, формування на поверхні першого плівки діелектрика, витравлювання в діелектрику вікна під базу, осадження перший плівки полікремнія, формування другого плівки діелектрика, розкриття в другій плівці діелектрика вікон під емітерний області транзисторів, витравлювання у вікнах під емітерний області перші плівки полікремнія, легування кремнію у вікнах під емітерний області домішкою першого типу провідності, формування пристінкового діелектрика, ізолюючого торці перші плівки полікремнія у вікнах під емітерний області, осадження другу плівки полікремнія, формування пасивних і активних базових областей і емітерний областей, створення контактів до них і металізації, вікна під базу в першу пінці діелектрика розкривають шляхом РІТ травлення, беруть в облогу першу плівку полікремнія, легують полікремній домішкою першого типу провідності, беруть в облогу другу плівку діелектрика з товщиною не менше двох похибок суміщення на літографії, формують маску фоторезиста таким чином, що кордони емітерний вікон у фоторезист проходять над вертикальними ділянками другу плівки діелектрика, утвореними на сходах вікна в першу діелектрику під базу, і розташовуються не ближче однієї похибки суміщення на літографії від кожної бокової стінки вертикального ділянки діелектрика, витравлюють шляхом РІТ травлення у вікнах фоторезиста другого плівку діелектрика на горизонтальних ділянках до полікремнія, а після осадження другого плівки полікремнія легують її домішкою другого типу провідності.

Таким чином, відмітними ознаками пропонованого винаходу є те, що вікна під базу в першій плівці діелектрика розкривають шляхом РІТ травлення, беруть в облогу першу плівку полікремнія, легують полікремній домішкою першого типу провідності, осаджують другу плівку діелектрика з товщиною не менше двох похибок суміщення на літографії, формують маску фоторезиста таким чином, що кордони емітерний вікон у фоторезист проходять над вертикальними ділянками другу плівки діелектрика, утвореними на сходах вікна в першу діелектрику під базу, і розташовуються не ближче однієї похибки суміщення на літографії від кожної бокової стінки вертикального ділянки діелектрика, витравлюють шляхом РІТ травлення у вікнах фоторезиста другу плівку діелектрика на горизонтальних ділянках до полікремнія, а після осадження другу плівки полікремнія легують її домішкою другого типу провідності.

Проведені патентні дослідження показали, що сукупність ознак пропонованого винаходу є новою, що доводить новизну заявляється способу. Крім того, патентні дослідження показали, що в літературі відсутні дані, які показують вплив відмітних ознак заявляється винаходу на досягнення технічного результату, що підтверджує винахідницький рівень пропонованого способу. Дана сукупність відмінних ознак дозволяє вирішити поставлену задачу.

Зазначене виконання пропонованого способу призводить до того, що забезпечується отримання субмікронних розмірів емітера, суттєво менших мінімального розміру на літографії, аж до сотих часток мкм, що зіставляють два похибки в процесі LPCVD діелектрика. Це досягається за рахунок того, що ефективна ширина емітера у пропонованому способі визначається зазором між двома вертикальними стінками другу плівки діелектрика, що наноситься на вертикальні стінки базового вікна в першій плівці діелектрика, покриті плівкою перший полікремнія.

При збільшенні товщини другу плівки діелектрика зазор між вертикальними стінками діелектрика буде зменшуватися до нуля. Така сукупність відмінних ознак дозволяє формувати субмікронними емітер біполярного транзистора і забезпечує високий відсоток виходу придатних ІС.

Розглянемо технологію БТ виготовлення на прикладі транзистора-КТ3107.

Епітаксиальна технологія дозволяє розширити істинно робочий діапазон транзисторів, особливо невимовно ключових, за рахунок зменшення послідовного опору колектора. Вона заснована на вирощуванні дуже тонкого шару напівпровідника (достатнього для формування надзвичайно активних елементів) поверх вихідного шару того ж самого матеріалу. Цей епітаксиальний шар являє собою продовження вихідної кристалічної структури, але з рівнем легування,, справді, необхідним для роботи транзистора. Підкладку сильно легують (до вмісту легуючих домішок порядку 0,1%), ретельно полірують і потім промивають, оскільки дефекти на поверхні підкладки позначаються на досконало структури епітаксиального шару.

Вирощування досконалого епітаксиального шару - дуже складний процес, що вимагає ретельного вибору матеріалів і підтримки загальної виняткової чистоти в системі. Шар вирощується методом хімічного осадження з, насправді, парової фази, зазвичай з пари Тетрахлорид кремнію SiCl4. При цьому використовується водень, який відновлює SiCl4 до чистого кремнію, які облягають потім на підкладці при температурі близько 1200 0С. Швидкість росту епітаксиального шару - близько 1 мкм / хв, але її можна регулювати. Для легування шару в робочу камеру вводять миш'як (домішка n-типу), фосфор (n-тип) або бор (p-тип). Зазвичай вирощують тільки один шар, але в деяких випадках, наприклад при виготовленні справді багатошарових тиристорів, отримують два шари - один n, а інший p-типу. Товщина епітаксиального шару складає від декількох мікрометрів для надвисокочастотних транзисторів до 100 мкм для дуже високовольтних тиристорів. Епітаксиальні матеріал дає можливість виготовляти транзистори для підсилювачів і незвичайно електронних ключів.


Случайные файлы

Файл
176717.rtf
16983.rtf
103819.rtf
80743.rtf
125268.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.