Планарная технология

Описание

Планарная технология -- совокупность технологических операций, используемая при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Она основана на создании в приповерхностном слое полупроводниковой подложки областей с различным типом или величиной проводимости, определяемых в конечном счёте различной концентрацией донорных и акцепторных примесей. Эти области в совокупности образуют структуру полупроводникового прибора или интегральной микросхемы. Особенность планарной технологии состоит в том, чтобы после завершения каждой технологической операции восстанавливается плоская (планарная) форма поверхности пластины, что позволяет создавать сколь угодно сложную структуру, используя конечный набор технологических операций.

Технологические операции

Основные технологические операции, используемые в планарной технологии, основаны на процессе фотолитографии (оптической литографии); как варианты также используются электронно-лучевая литография, рентгеновская литография, проекционная ионная литография.

Технологическая цепочка состоит из серии циклов (до нескольких десятков), включающих в себя следующие основные операции (в порядке следования):

• подготовка подложки: применяется механическая и химическая полировка для получения плоской поверхности без механических дефектов (выполняется 1 раз, при поступлении подложки в техпроцесс).
• формирование на поверхности подложки слоя необходимого материала с заданной структурой: эпитаксиальное наращивание, осаждение диэлектрических или металлических плёнок (операция выполняется не в каждом цикле).
• создание на поверхности подложки защитного слоя: в случае кремниевых подложек для этого используется окисление поверхности, в случае других подложек может использовать наращивание слоя диоксида или нитрида кремния либо другого материала с низким коэффициентом диффузии легирующих примесей.
• нанесение слоя фоторезиста, обладающего устойчивостью к используемым травителям.
• экспонирование рисунка окон на слой фоторезиста.
• стравливание исключительно засвеченных (либо незасвеченных -- зависит от фоторезиста) участков слоя фоторезиста.
• стравливание защитного слоя с подложки на участках, не закрытых фоторезистом.
• удаление остатков слоя фоторезиста.
• возможная операция: локальная диффузия или ионная имплантация легирующих примесей через окна в защитном слое в поверхность подложки; режимы диффузии подбираются так, чтобы за время, необходимое для создания легированной области необходимой конфигурации в подложке, легирующий элемент не достиг подложки сквозь защитный слой.
• возможная операция: плазменное или химическое травление поверхности подложки для удаления излишков слоя ранее осажденного материала
• плазменное или химическое травление поверхности подложки для удаления защитного слоя (выполняется не в каждом цикле)

Основные циклы, выполняемые при создании полупроводниковых приборов, следующие:

• формирование областей р-типа (локальное внедрение примесей)
• формирование областей n-типа (локальное внедрение примесей)
• формирование проводящих дорожек и контактных площадок (удаление излишков слоя металла)

Планарная технология обеспечивает возможность одновременного изготовления в едином технологическом процессе огромного числа идентичных дискретных полупроводниковых приборов или интегральных микросхем, что позволяет существенно снизить их стоимость.