SP - UMEL - Vysoké učení technické v Brně

Návrh analogových integrovaných obvodů (BNAO) 145Třicátým krokem technologického postupu začíná skupina operací (až do operace 43),kterými jsou vytvářena hradla. Mezi první patří hradlové mytí a hradlová oxidace. Jsou toklíčové operace s vysokými nároky na čistotu a reprodukovatelnost. Kvalita provedení těchtooperací má významný vliv na posuvy v hodnotách prahových napětí a do značné míry i nacelkovou stabilitu a životnost součástky. Elektrická pevnost a tloušťka hradlového oxidu jsoupřísně sledované veličiny. V tomto případě je tloušťka oxidu 70 nm.V dalších operacích se provede maskování 5. maskou (stejná v předchozím odstavci přivysokoenergetické implantaci 300 keV) pro dostavovací implantaci B do oblasti kanálu P(Obr. 78.11). Důvodem pro tuto implantaci je přesné nastavení velikosti prahového napětí utranzistorů s kanálem P na požadovanou hodnotu (asi 0,7 V). Obě tyto hradlové implantace jetéměř vždy nutné předem optimalizovat pomocí simulací. Po implantaci se odstraní rezistovámaska standardním leptacím procesem a provede se mytí před depozicí polykrystalickéhokřemíku. Na očištěné desky je deponována při teplotě 610 °C vrstva poly-Si o tloušťce asi600 nm, která vzniká rozkladem SiH 4 . Tuto vrstvu je však třeba dotovat, což je prováděnopredepozicí ze směsi plynů O 2 + POCl 3 . Takto vytvořené fosforsilikátové sklo (PSG) seodstraní a při povrchu poly-Si zůstává vysoce dotovaná vrstva, která se v operaci 40rozdifunduje a vytvoří homogenní dotaci poly-Si. Následuje mytí před 6. maskováním,kterým jsou vytýčena hradla (dle Obr. 78.12). Pro leptání poly-Si je použito plazmy. Poslednídvě uvedené operace mají rovněž zvýšené nároky na přesnost provedení, neboť je nutnédodržet požadovaný výsledný rozměr hradla, v tomto případě 3,2 ± 0,2 µm. U rezistovémasky se musí brát v úvahu i zmenšení rozměru v důsledku stranového leptání. Zde činí šířkarezistové masky před leptáním 3,5 ± 0,2 µm. Pro zvýšení elektrické izolace hradla je proodstranění zbytků rezistu alternativně prováděna oxidace poly-Si hradel s tloušťkou oxidu asi60 nm - operace X43. Těmito operacemi je dokončena výroba hradel.Další skupina operací vytváří kontaktní emitorové a kolektorové oblasti pomocíimplantací. Využívá se přitom maskovacích schopností poly-Si hradel (tzv. samozákrytovátechnologie), čímž se dosahuje přesně definovaných rozměrů kanálů tranzistorů aminimalizují se parazitní kapacity hradel. Po 7. maskování jsou odkryty oblasti kontaktů P-kanálových tranzistorů. Při tomto maskování je důležité vybrat odolný rezist a nanést jej vminimální tloušťce 0,9 µm. Při implantacích s vysokými dávkami (nad 10 15 cm -2 ) docházítotiž k silné degradaci (až zuhelnatění) rezistu. Situace v řezu je znázorněna na Obr. 78.14.Zbytky rezistu jsou odstraněny plazmaticky v 46. operaci. Zcela analogicky jsou vytvořenykontaktní oblasti N-kanálových tranzistorů implantací fosforu v operacích 47 (maskování 8.maskou), 48 (implantace) a 49 (odstranění rezistu po implantaci), viz Obr. 78.15.Při depozici poly-Si se tento nadeponoval také na zadní stranu desek, odkud je nutné jejodstranit. Provádí se to v plazmě, ale přitom je třeba chránit lícní stranu desek dřívenaneseným pozitivním rezistem, který je posléze leptáním odstraněn. Je to obsahem operací50 a 51.V další části technologického procesu je vytvořena krycí izolační vrstva, kterápředevším izoluje hradla od metalizační vrstvy. Za tím účelem je provedeno mytí ke zlepšeníadheze izolační vrstvy, která je v této technologii vytvářena vysokoteplotní depozicí oxidu sminimální tloušťkou 800 nm (operace 53). Vzhledem k vysokým teplotám při depozici(950 °C) je současně při této operaci provedeno také rozdifundování a aktivováníimplantovaných kontaktních oblastí P + a N + . Následuje mytí a maskování 9. maskou, podlekteré jsou otevírány kontaktní otvory přes izolaci HTO na vysoce dotované kontaktní oblastiv Si. Používá se kombinovaného plazmatického a chemického leptání - operace 59, Obr.78.16. Operace 59 má alternativu X59, při které jsou po odstranění rezistu zaobleny hrany