5. Технология изготовления

Особенностью полупроводниковых ИМС является то, что все элементы изготавливают одновременно в едином технологическом цикле, отдельные операции которого (окис­ление и травление, диффузия, эпитаксия) выполняются в одной и той же среде.

При создании активных и пассивных элементов современных ИМС используют следующие основные технологические операции: окисление, травление, литографию, диффузию, ионное легирование, эпитаксию, напыление и нанесение пленок.

Окисление. Кремниевую пластину нагревают до 800 —1200 °С и подвергают воздействию кислорода или насыщенных водяных па­ров. В такой окислительной среде атомы на поверхности пластины взаимодействуют с кислородом и образуют тонкий диэлектрический слой. На начальных этапах изготовления ИМС слой  толщи­ной 1—3 мкм используют как маску для проведения избирательной диффузии на участках пластины, не покрытых этим слоем. При помощи это­го слоя предотвращается диффузия примесей в полупроводник, находящийся под слоем, так как коэффициент диффузии примесей в двуоки­си кремния значительно меньше, чем в полупроводнике. Диэлектриче­скую пленку  используют также в качестве диэлектрика для затвора МДП-транзисторов. На последнем этапе изготовления ИМС диэлектрический слой  применяют для пассивации кристалла: этот слой, покрывая всю поверхность кристалла, предохраняет ИМС от воздействия окружающей среды.

Более современным является анодное окисление кремния, позво­ляющее формировать диэлектрическую пленку на поверхности крем­ния почти любой толщины путем выбора режима анодного окисления. В отличие от термического окисления это низкотемпературный про­цесс, который избавляет от нескольких высокотемпературных обрабо­ток, связанных с выполнением термического окисления при формирований масок.

Травление проводится в плавиковой кислоте, в которой этот слой рас­творяется. На тех участках пластины, на которых необходимо прово­дить диффузию, в слое  при. помощи плавиковой кислоты вытравливают окна требуемых размеров.

Литография. Окна на поверхности пластины, используемые для проведения диффузии, наносятся фотолитографическим методом. При этом поверх слоя; на пластину наносят фоторезистор, представляющий собой тонкую пленку светочувствительного органического материала. Затем накладывается фотошаблон в виде стеклянной контактной ма­ски, на которой имеется рисунок, состоящий из прозрачных и непроз­рачных областей. Через маску фоторезистор подвергается облучению ультрафиолетовыми лучами, в результате чего при действии проявите­ля на облученных участках фоторезистор не проявляется. Таким образом, на поверхности пластины остается рисунок определенной конфигура­ции и соответствующих размеров. При травлении пластины в плавиковой кислоте для удаления слоя  фоторезистор не растворяется, по­этому окна вскрываются только на участках, не покрытых экспони­рованным фоторезистором. Через эти окна и проводится, диф­фузия.

Фотолитография позволяет создавать рисунки с размерами элементов не менее- 2 мкм. Этим размером ограничивается плотность компоновки элементов на пластинах.