Основные операции технологического маршрута для изготовления структуры бис на биполярных транзисторах (1051ха3)

NN п.п.

Наименование

операции

Контролируемые параметры технологической среды (ТС)

Контролируемые параметры объекта производства

Материалы технологических и защитных сред

Технологическое

оборудование

1

2

3

4

5

6

1.

Химическая обработка пластин кремния (тип КДБ-10) с целью очистки их поверхности

Время (t), обработки в разных средах. Температура (Т) ТС.

Внешний вид пластин после очистки (по количеству светящихся точек в темном поле микроскопа )

Толуол, смесь Каро¹ перекисноаммиачная смесь; вода деионизованная марки А, кислота фтористоводородная, спирт этиловый ректификованный; батист отбеленный мерсеризованный

Линия "Лада- Электроника" для хим. обработки; микроскоп, например, типа НУ-2Е

2.

Окисление пластин (выращивание SiО₂) по системе: сухой О₂ - пары воды - сухой О₂ при Т=1050°С

Т, t, расход газов (М_г)

Толщина окисла (h)

Кислород газообразный, азот газообразный, вода деионизованная марки А, (при необходимости 10% HF); фильтр обеззоленный, батист отбеленный мерсеризованный

Печь диффузионная типа ДОМ; прибор для измерения толщины окисла, например, эллипсометр

3.

Фотолитография 1 для вскрытия окон под диффузию сурьмы (перед формированием скрытых n⁺- слоев ) :

а) подготовка поверхности пластин ;

б) нанесение фоторезиста (ФР);

в) сушка слоя ФР;

г) совмещение и экспонирование;

д) проявление ФР;

е) задубливание;

.ж) травление SiО₂;

з) удаление ФР.

Т, t, м_ж²

с³ ,n_ц⁴

Т, t

T

t

Т, t

t

T, t

Внешний вид, линейные размеры.

Фоторезист позитивный ФП-051МК, этилцеллозолъвацетат, гексаметилдисизалан, травильный раствор (для травления SiО₂ ), раствор для проявления (0,6% КОН), вода деионизованная марки А, смесь Каро, спирт этиловый ректификованный; фильтр обеззоленный, батист отбеленный мерсеризованный

Линия фотолитографии "Лада -Электроника"; микроскоп типа УИМ-25

4.

Диффузия сурьмы для формирования скрытых n⁺ - слоев:

а) 1-я стадия диффузии (загонка примеси при Т=1150°С);

б) удаление сурьмяносиликатного стекла;

в) 2-я стадия диффузии (разгонка примеси вглубь полупроводника)

.с выращиванием S1O₂ в сухом О₂ при Т=1200°С

Т, t, М_г

Внешний вид, Уд.пов.сопр.р_р, глубина залегания р-n перехода (толщина диффузионного слоя) X_j;

Кислород газообразный, азот газообразный (или аргон), сурьма кристаллическая (в ампулах), раствор для выявления р-n перехода, травильный раствор, спирт этиловый ректификованный, вода деионизованная марки А; батист отбеленный мерсеризованный, фильтр обеззоленный, алмазная паста (на основе тонкого микропорошка )

Печь диффузионная типа ДОМ; установка для измерения p_s (четырехзондовая) типа ЦИУС; микроскоп типа МИМ-7; установка для получения шарового шлифа; модуль (для травления пластин) из линии хим. обработки "Лада - Электроника "

5.

Фотолитография 2 для вскрытия окон в ФР под ионное легирование бором (перед формированием донной части разделительных р⁺ -областей )

Анало - гично операции 3

п. п. а - з

Внешний вид

Фоторезист позитивный типа ФП-051МК, этилцеллозольвацетат, гексаметилдисилазан, травильный раствор (для травления SiО₂), раствор для проявления (0,6% КОН), вода деионизованная марки А, спирт этиловый ректификованный; фильтр обеззоленный, батист отбеленный мерсеризованный.

Линия фотолитографии "Лада-Электроника"

6.

Ионное легирование бором (формирование донной части разделительных р⁺ -областей )

Контроль отсутствует

Трехбромистый бор, спирт этиловый ректификованный; батист отбеленный мерсеризованный

Установка для ионного легирования типа "Лада - 30"

7.

Удаление ФР

Внешний вид

Смесь Каро, вода деионизованная марки А, батист отбеленный мерсеризованный

Модули линии фотолитографии "Лада-Электроника "

8.

Удаление SiО₂

Внешний вид

Травитель (65%HF), вода деионизованная марки А; батист, отбеленный мерсеризованный

Модули линий фотолитографии "Лада-Электроника "

9.

Эпитаксиальное наращивание слоя кремния (n - Si) при Т=1200°С

Толщина эпитаксиального слоя а, уд. об. сопр. p_v, плотность дислокаций (дефектов упаковки, линий скольжения )

Тетрахлорид кремния, водород газообразный, азот газообразный, хлор

газообразный, травитель для выявления

дислокаций, вода деионизованная марки А, спирт этиловый ректификованный; батист отбеленный мерсеризованный

Установка эпитаксиального наращивания типа "Эпиквар"; установка измерения удельного объемного сопротивления р_, - ЦИУС; многолучевой интерферометр типа МИСС; микроскоп типа МИМ-7

10.

Окисление пластин (по системе сухой О₂ - пары воды - сухой О₂ )

Аналогично операции 2

11.

Фотолитография 3 для вскрытия окон под диффузию фосфора (перед формированием вертикальных n⁺ -областей)

Аналогично операции 3, а - з

12.

Диффузия фосфора для формирования вертикальных п -областей:

а) 1-я стадия диффузии (загонка примеси при Т=950°С);

б) удаление фосфорносиликатного стекла (ФСС) ;

в) удаление SiО₂;

г) 2-я стадия диффузии (разгонка с выращиванием SiО₂ при Т=1050°С).

Т, t, М_г

Внешний вид, p_s, X_j

Хлорокись фосфора (РОС1₃), кислород газообразный, азот газообразный, травильный раствор, спирт этиловый ректификованный, вода деионизованная марки А; фильтр обеззоленый, батист отбеленный мерсеризованный.

Печь диффузионная типа ДОМ; установка для измерения ( четырехзондовая) p_s - типа ЦИУС; микроскоп типа МИМ-7; модуль (для травления пластин) из линии хим. обработки "Лада- Электроика "

13.

Фотолитография 4 для вскрытия окон под диффузию бора (перед формированием разделительных р-областей)

А налогично операции 3, а - з

14.

Диффузия бора для формирования разделительных р-областей:

а) 1-я стадия диффузии (загонка примеси при Т=950°С);

б) удаление боросиликатного стекла (БСС);

в) удаление SiО₂;

г) 2-я стадия диффузии (разгонка примеси с выращиванием SiO₂ в сухом О₂ при Т=1100°С).

Т, t, М_г

Внешний вид, p_s; X_j

Трехбромистый бор, азот газообразный, кислород газообразный, раствор для выявления р-n перехода, травильный раствор, спирт этиловый ректификованный, вода деионизованная марки А; батист отбеленный мерсеризованный .

Аналогично операции 4

15.

Фотолитография 5 для вскрытия окон в ФР под ионное легирование бором (перед формированием донных выступов р⁺ - областей инжекционных элементов)

Аналогично операции 5

16.

Ионное легирование бором для формирования донных выступов р⁺ -областей инжекционных элементов.

Аналогично операции 6

17.

Удаление фоторезиста и химическая обработка пластин

Аналогично операции 7

18.

Термообработка пластин после ионного легирования (для разгонки примеси (бора) и снижения дефектности структур легированных обласпаей после ионного легирования при Т=1200С )

Т, t

_s; X_j

Травитель для SiО₂, раствор для выявления р-n перехода, вода деионизованная марки А, спирт этиловый ректификованный; фильтр обеззоленный, батист отбеленный мерсеризованный, алмазная паста.

Печь диффузионная типа ДОМ; модули линии для хим. обработки "Лада-Электроника "; установка для измерения р₃-ЦИУС; установка для получения шар - шлифа.

19.

Фотолитография 6 для вскрытия окон под диффузию бора (перед формированием базовых областей и р⁺-областей инжекциониых элементов )

Аналогично операции 3, а - з

20.

Диффузия бора для формирования базовых областей и р⁺-областей инжекционных элементов:

а) 1-я стадия диффузии ( загонка примеси при Т=950°С);

б) снятие БСС;

в) снятие SiО₂ ;

г) 2-я стадия диффузии (разгонка примеси при Т=1100°С с выращиванием SiО₂ по системе: сухой О₂ - пары воды - сухой О₂).

Аналогично операции 14

21.

Фотолитография 7 для вскрытия окон под диффузию фосфора (перед формированием n⁺ -областей )

Аналогично операции 3, а - з

22.

Диффузия фосфора для формирования n⁺-областей (эмиттерных, коллекторных приконтактных областей и n⁺ - областей инжекционных элементов ):

а) 1-я стадия диффузии (загонка примеси при Т=950°С) ;

б) окисление в сухом О₂ (при повышении температуры в рабочей зоне до Т=1000°С).

Т, t, М_г

Внешний вид, _s; X_j, h SiО₂

Хлорокисъ фосфора (РОС1₃), кислород газообразный, азот газообразный (или аргон), раствор для выявления р - n перехода, травильный раствор, спирт этиловый ректификованный, вода деионизованная марки А; батист отбеленный мерсеризованный, фильтр обеззоленный, алмазная паста (на основе тонкого микропорошка).

Аналогично операции 4

23.

Фотолитография 8 для вскрытия окон под контакты к элементам БИС

Аналогично операции 3, а - з

24.

Нанесение (в вакууме) 1-го слоя металлизации

р, параметры, определяющие режим осаждения слоя металлизации

Внешний

вид, толщина слоя металлизации

Мишень из сплава Al-(1,2%) Si; аргон газообразный, азот жидкий, сжатый воздух.

Установка вакуумного напыления типа "Оратория-5"; многолучевой интерферометр типа МИСС

25.

Фотолитография 9 по слою металлизации для формирования 1-го уровня коммутации элементов БИС

Аналогично операции 3, а - з.

Внешний вид, линейные размеры; ВАХ по тестовым структурам

Фоторезист ФП-051МК, этицеллозолъвацетат, гексаметилдисилазан, травильный раствор (для травления сплава Al-Si); раствор для появления, вода деионизованная марки А, спирт этиловый ректификованный; фильтр обеззоленный, батист отбеленный мерсеризованный.

Линия фотолитографии "Лада- Электроника"; микроскоп типа УИМ- 25; специальный стенд (с многозондовой головкой) для измерения ВАХ.

26.

Плазмохимическое осаждение (ПХ0) межслойной изоляции (межслойного диэлектрика - ПХО SiО₂ npu Т=400°С)

М_г, Т, t

Внешний вид, h SiО₂

Тетраоксисилан (этилтриэтоксисилан), аргон газообразный, кислород газообразный.

Установка типа УВП-2М; интерферометр типа МИИ-4.

27.

Фотолитография 10 по слою ПХО SiО₂ (вскрытие окон для межслойной коммутации)

Аналогично операции 3 . а - з

28.

Нанесение (в вакууме) 2-го слоя металлизации (с одновременным формированием межслойной коммутации)

Аналогично операции 24

29.

Фотолитография 11 по слою металлизации для формирования 2-го уровня коммутации элементов БИС

Аналогично операции 25

30.

Осаждение из газовой фазы (или пиролитическое) пассивирующего слоя ФСС при Т=450°С

Т, t, М_г

Внешний вид,

h SiО₂

Фосфин (РН₃), моносилан (SiH₄), аргон газообразный, кислород газообразный, спирт этиловый ректификованный; батист отбеленный мерсеризованный.

Установка типа "Изотрон" интерферометр типа МИИ-4.

31.

Фотолитография 12 по слою пассивации для вскрытия окон к контактным площадкам БИС.

Аналогично операции 3, а - з

32.

Термоотжиг (для вжигания металлизации при Т=450С)

Т, t, М_г

Внешний вид

Азот газообразный

Печь диффузионная типа ДОМ; микроскоп типа НУ-2Е.

33.

Функциональный контроль и разбраковка БИС

Выходные параметры измерительных установок .

Электрические параметры БИС (статические и динамические параметры по техническим условиям)

Краска маркировочная, спирт этиловый ректификованный; батист отбеленный мерсеризованный.

Измерительные установки для контроля и разбраковки БИС