
Izolyatsia_elementov_IS.pptx
- Количество слайдов: 61
Изоляция элементов интегральных схем
Виды изоляции элементов интегральных схем Изоляция p-n-переходом Б. Г. Коноплев
Виды изоляции элементов интегральных схем Комбинированная изоляция Б. Г. Коноплев
Виды изоляции элементов интегральных схем Кремний в диэлектрике Б. Г. Коноплев
Виды изоляции элементов интегральных схем Кремний на сапфире Б. Г. Коноплев
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ СОЗДАНИЯ ОСНОВНЫХ СТРУКТУР ИМС
ЭПИТАКСИАЛЬНО-ПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА
ЭПИТАКСИАЛЬНО-ПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА p Заготовка
ЭПИТАКСИАЛЬНО-ПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА n+ p Диффузия примеси под скрытый слой
ЭПИТАКСИАЛЬНО-ПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА n+ p Стравливание оксидной плёнки Очистка поверхности
ЭПИТАКСИАЛЬНО-ПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА n+ p Эпитаксиальное наращивание кремния Окисление поверхности
ЭПИТАКСИАЛЬНО-ПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА p+ n n+ p Диффузия p+ примеси до смыкания с pобластью (разделительная диффузия)
ЭПИТАКСИАЛЬНО-ПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА n+ p+ n+ p Готовая структура n+ p n
ДОСТОИНСТВА Равномерное распределение примеси в коллекторной области улучшает параметры транзистора. Использование скрытого слоя позволяет снизить напряжение пробоя.
НЕДОСТАТКИ ЭПС Изоляция обратносмещенным p-n переходом не обеспечивает хороших изоляционных характеристик, т. к. имеют место быть заметные токи утечки и емкости. Это уменьшает быстродействие. Расстояния между элементами приходится делать значительным.
СТРУКТУРА С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ
ОСОБЕННОСТИ ИЗОЛЯЦИИ ДИЭЛЕКТРИКОМ Элементы располагаются в своеобразном диэлектрическом «кармане» , который представляет собой область монокремния, ограниченную слоем окиси кремния. Расстояния между элементами 8 -10 мкм.
СТРУКТУРА С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ n+ n Заготовка
СТРУКТУРА С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ n+ n Избирательное травление оксидной плёнки. Глубокое травление кремния. Окисление поверхности.
СТРУКТУРА С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ Поликремний n+ n Нанесение поликремния
СТРУКТУРА С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ n n+ Поликремний Поворот заготовки
СТРУКТУРА С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ n n+ Поликремний Шлифование и полирование обратной стороны пластины. Окисление поверхности.
СТРУКТУРА С ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ n+ n+ p n n+ Поликремний Готовая структура
НЕДОСТАТКИ Высокая трудоемкость шлифовки и полировки подложек. Поликремний и монокремний имеют разные характеристики, что выражается в значительных внутренних механических напряжениях. Часть недостатков отсутствует у комбинированных методов изоляции.
ИЗОПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА
ИЗОПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА n n+ Заготовка
ИЗОПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА Si 3 N 4 n n+ Нанесение нитрида кремния
ИЗОПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА n n+ Избирательное травление нитрида кремния по контуру будущих элементов
ИЗОПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА Si 3 N 4 Si. O 2 n n+ Глубокое окисление кремния
ИЗОПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА Si. O 2 n n+ Удаление нитрида кремния. Окисление поверхности кремния.
ИЗОПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА n+ n+ n n+ Готовая структура. p
НЕДОСТАТОК Большая длительность окисления кремния для получения разделительных областей.
ПОЛИПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА
ПОЛИПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА n n+ Заготовка
ПОЛИПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА n n+ Вскрытие окон в оксиде кремния (литография). Глубокое анизотропное травление кремния.
ПОЛИПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА n n+ Окисление поверхности рельефа.
ПОЛИПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА Поликремний n n+ Осаждение поликремния.
ПОЛИПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА n n+ Шлифование и полирование поликремния. Окисление поверхности
ПОЛИПЛАНАРНАЯ СТРУКТУРА n+ n+ n n+ Готовая структура p
НЕДОСТАТКИ Можно применять только пластины ориентацией {100}, не самых лучших по электрическим характеристикам транзисторов. Трудоемкие операции - шлифование, полирование.
СТРУКТУРЫ НА ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРАХ
КМОП СТРУКТУРА n Заготовка
КМОП СТРУКТУРА p- n Формирование p- кармана
КМОП СТРУКТУРА n Заготовка
КМОП СТРУКТУРА p- n Формирование окон
КМОП СТРУКТУРА p- n Формирование подзатворного диэлектрика
КМОП СТРУКТУРА Поликремний p- n Нанесение поликремния
КМОП СТРУКТУРА n+ n+ n+ p- n Формирование n+ карманов n+
КМОП СТРУКТУРА p+ n + p+ p- n Формирование p+ карманов p+ n +
КМОП СТРУКТУРА p+ n + p+ p- n Окисление поверхности p+ n +
КМОП СТРУКТУРА p+ n + p- n Формирование межсоединений
КМОП СТРУКТУРА Структура содержит одновременно pканальный и n-канальный полевые транзисторы. Она называется структурой дополняющих транзисторах или комплиментарной МОПструктурой (англ. CMOS).
ДОСТОИНСТВА Позволяет на 2 -3 порядка по сравнению со структурами биполярных транзисторов снизить рассеиваемую мощность в статическом режиме (одновременно работает только один транзистор). Меньше занимаемая площадь, чем у структур на биполярных транзисторах.
СТРУКТУРА «КРЕМНИЙ НА САПФИРЕ» (КНС, SOI) n сапфир Заготовка
СТРУКТУРА «КРЕМНИЙ НА САПФИРЕ» (КНС, SOI) n n сапфир Избирательное анизотропное травление кремния (формирование «островков» )
СТРУКТУРА «КРЕМНИЙ НА САПФИРЕ» (КНС, SOI) Si. O 2 p n сапфир Избирательное нанесение маски на островки. Избирательная диффузия акцепторной примеси.
СТРУКТУРА «КРЕМНИЙ НА САПФИРЕ» (КНС, SOI) p n сапфир Снятие маски с островков. Маскирование островков оксидом кремния.
СТРУКТУРА «КРЕМНИЙ НА САПФИРЕ» (КНС, SOI) ФСС p БСС n сапфир Избирательное покрытие фосфорсиликатным стеклом (ФСС). Общее покрытие боросиликатным стеклом (БСС).
СТРУКТУРА «КРЕМНИЙ НА САПФИРЕ» (КНС, SOI) n+ p n+ сапфир Готовая структура p+ n p+
ДОСТОИНСТВА Сапфир имеет хорошее кристаллографическое сопряжение с кремнием, внутренние механические напряжения малы. Изоляция не p-n переходом, а диэлектриком, что повышает устойчивость к температурным и радиационным воздействиям.