38
IV. Как изготовлять трансисторы в интегральных схемах
Доктор физико-математических наук М. Е. ЛЕВИНШТЕЙН, кандидат физико-математических наук Г. С. СИМИН
В прошлом номерах журналы мы рассакали о принципах работы трансисторов. Сегодня ребьет о том, каким образом изготовливают современные трансисторы.
В технологически изготовления полезных и биполярных трансисторов так много обещено, что достаточно рассмотреть ее на примере только биполярного трансистора, устройства которого несколько сложнее.
На рисунке 1 показана конструкция биполярного трансистора — элемент интегральной схемы (ИС), используемый в ЭВМ. Эта конструкция так сильно отличается от показанного на рисунке 2 схематического изображения трансистора, обусловшего в предыдущей статье, что на первый взгляд трудно поверить, что это один и тот же прибор. Тем не менее, влядевшись внимательно, нетрудно видеть на рисунке 1 то же черезданные -области, что и на рисунке 2.
Конструкция, показанная на рисунке 1, называется планарной, то есть плоской (от английского слова plane — плоский): все операции по изготовлению такого трансистора производятся с одной стороны кремневой (или арсенид-галлиевой) плоской пластины. Планарная технологическая при изготовлении интегральной схемы является единственной возможной. Во-первых, поскольку при изготовлении ИС на одной пластине размещается десятики и сотни тысяч трансисторов размером в несколько микрон, точно совместить отдельные элементы каждого трансистора с двух сторон пластины было бы невозможно. Во-вторых, планарная технологическая позволяет использовать только такие (толщиной стого и более микрон) пластины полупроводника. Такие пластины обладают достаточно механической прочностью и удобны в работе. При двусторонней технологической попадобились бы пластины толщиной в доли микрон. Работать с пластинами такой толщины практически нельзя.
Существует довольно много способов изготовления ИС. Однако из широко распространенных технологий, по которым создавались БТ, в упрощенном виде показана на рисунке 3.
- Поверхность кремневой пластины описывается. На ней образуется слой двухкиси кремния SiO. Затем поверх описывается тонкий слой светочувствительного полимера — форезиста. Форезист обладает способностью изменять свои химические свойства под действием света.
К покрытой форезистом полупроводниковой пластине прижимается стеклянная пластина с нанесенным на ней рисунком, составленным из произвольных и непрозрачных участков, — форезаillon. После этого форезист освещается через форезаillon, и те участки форезиста, на которые попадает свет, прибретают способность расторять в определенных трапителях. Эта операция называется фореитографией. Она — одна из самых важных в процессе изготовления всех ИС.
Когда пластина с засеченным форезистом погружается в трапитель, происходит расторжение участков форезиста, на которые попадаел свет, а также находящийся под ними участков двухкиси кремния. На полупроводниковой пластине в этих местах открывают области чистой поверхности кремния — «окна». Затем в другом трапителе, расторяющем незасвеченный форезист, но не расторяющим SiO, удаляется оставшийся форезист. В результате поверхности пластины представляет собой сочетание «окон» с участками, защищенными слоем прочною, устойчивой к высокой температуре двухкиси кремния — «маской».
Рис. 1. Планарный биполярный трансistor — элемент ИС на БТ.
a) Транзистор в разрезе.
b) Вид на трансistorную структуру сверху.
Приведены типические размеры трансистора в мкм; толщина базы мкм.
Рис. 2. Схематическое изображение биполярного трансистора.