Презентация: Изоляция элементов интегральных схем

Тема: изоляция элементов интегральных схем

План

1 Общие сведения

2 Способы изоляции

3 Изоляция обратносмещенным р–n-переходом

4 Изоляция диэлектриком

5 Комбинированные способы изоляции

Верю-не верю

• 1 Элементами ИС (как полупроводниковых, так и гибридных) называют их неделимые составные части, которые нельзя отдельно специфицировать и поставить как отдельные изделия.
• 2 Одна из особенностей элементов ИС по сравнению с аналогичными дискретными приборами или электрорадиоэлементами состоит в том, что они имеют электрическую связь с общей подложкой, а иногда и друг с другом.
• 3 Главными элементами биполярных полупроводниковых ИС являются диоды
• 4 Элемент – часть интегральной схемы, реализующий функцию какого-либо электрорадиоэлемента, которая не может быть выделена как самостоятельное изделие. (транзистор, диод, резистор, конденсатор и т.п.)
• 5 По типу обрабатываемого сигнала микросхемы бывают полупроводниковые, пленочные и гибридные

• 1 Общие сведения

Р и с.1. - В н у т р ен н яя связь э ле м ен т ов Р и с. 2. - О т с у тств и е свя з и м е ж д у

б ип о л я р н ых И С ч е рез п о д лож к у элем е н т ами

в от с у т с тв и е и зо ляц и и МОП-тр а н з и стор н ы х ИС

• Элементы биполярных полупроводниковых ИС нужно изолировать друг от друга с тем, чтобы необходимые соединения осуществлялись только путем металлической разводки.

2 Способы изоляции

изоляция обратносмещенным р–п-переходом

изоляция диэлектриком

Метод тройной диффузии

Эпик-процесс

Метод встречной диффузии

комбинированные способы

Полупроводниковая

Метод разделительной диффузии

Изопланарная технология

«Кремний на сапфире» (воздушная изоляция)

Керамическая

V- канавками

U- образными канавками

Рис. 3. -Основные методы изоляции элементов ИС: а – с помощью р–п -переходов; б – с помощью диэлектрика   Изоляцию р–n-п ереходом относят к однофазным способам, имея в виду, что материал по обе стороны и в пределах изолирующего слоя один и тот же – кремний. Изоляцию диэлектриком относят к двухфазным способам, имея в виду, что материал (фаза) изолирующего слоя отличается от материала подложки – кремния.

• 3 Изоляция обратносмещенным р–n-переходом

Рис.4.- Возможные варианты изоляции элементов с помощью переходов: а – метод тройной диффузии ( l к – размер окна под коллекторную диффузию); б – метод встречной (двусторонней) диффузии ( l p – размер окна под разделительную диффузию)

Остро в ки n -типа, остав ш иеся в эпитаксиал ь н о м с л о е п осле р азде л ите л ь но й диф ф у зии, н а з ывают к армана м и .

Рис. 5.- Основной способ изоляции элементов с помощью переходов в планарно-эпитаксиальных ИС

Рис.6. Структура интегрального n – p–n- транзистора: а – без скрытого слоя; б – со скрытым n+ -слоем

Метод ИКД характерен тем, что эпитаксиальный слой (толщиной

2– 3 мкм) имеет проводимость р - типа. В этом слое расположены заранее

созданные скрытые n + - слои. Разделительная диффузия в данном случае

осуществляется с помощью донорной примеси (фосфора); глубина диффузии

соответствует расстоянию от поверхности до скрытого слоя. В результате

получаются карманы р - типа (будущие базовые слои), а скрытый n + - слой

вместе с разделительными n + - слоями образует область коллектора.

Рис. 7. -Метод изоляции элементов коллекторной диффузией

• 4 Изоляция диэлектриком

Рис. 8. -Метод диэлектрической изоляции (эпик-процесс): а – исходная структура; б- травление канавок и окисление; в – напыление поликристаллического кремния;

Рис.9.- Технология «кремний на сапфире» (КНС): а- исходная структура; б- рельефные карманы

• 5 Комбинированные способы изоляции

Рис.10.- Изопланарная технология: а- структура до базовой диффузии; б- конечная структура транзистора

В основе изопланарной лежит локальное сквозное прокисление тонкого (2 – 3 мкм) эпитаксиального слоя кремния n - типа

Рис. 11. -Метод изоляции V -канавками ( а ) и U -канавками ( б )

При использовании метода реактивного ионного травления можно дополнительно уменьшить ширину канавки. Такой метод изоляции получил

название изоляции U- образными канавками

При использовании метод изоляции V- канавками вместо сквозного прокисления эпитаксиального слоя используется его

сквозное протравливание методом анизотропного травления.

Литература

• 1. Степаненко, И. П. Основы микроэлектроники: учеб. пособие для вузов / И. П. Степаненко. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Лаборатория базовых знаний, 2001. – 488 с.
• 2. https://www.youtube.com/watch?time_continue=109&v=k242aNscBHs&feature=emb_logo