Цикл формирования топологических слоёв.

Слои 2…6, находящиеся в объёме полупроводникового кристалла, формируются с помощью однотипного повторяющегося цикла (рис.): “окисление поверхности (SiO₂) – фотолитография с образованием оксидной маски – внедрение легирующей примеси через окна маски – стравливание окисла”. Рисунок оксидной маски определяется рисунком фотошаблона, используемого в процессе фотолитографии. Таким образом, для создания всех слоёв требуется комплект фотошаблонов с различными рисунками.

1	2
3	4

Рис. Последовательность формирования топологического слоя в объеме кристалла: 1 - окисление поверхности; 2 - фотолитография; 3 - внедрение примеси; 4 - стравливание окисла.

В соответствии с этим циклом последовательность формирования полупроводниковой структуры выглядит следующим образом. В исходной пластине-подложке p-типа формируются области скрытого слоя (n⁺). Далее осаждается сплошной монокристаллический (эпитаксиальный) слой кремния n-типа, поверхность которого окисляется. Затем формируются области разделительного слоя (p⁺) с таким расчётом, чтобы они сомкнулись с подложкой. Образующиеся при этом островки эпитаксиального слоя образуют коллекторный слой (n). Внутри коллекторных областей формируются базовые p-области (базовый слой), а внутри базовых областей – эмиттерные (эмиттерный n⁺-слой).

В дальнейшем обработка происходит на поверхности: формируются изолирующий слой (SiO₂), слой металлизации (Al) и защитный слой (SiO₂). При этом используется цикл “нанесение сплошной плёнки – фотолитография”.

Таким образом, для получения рассматриваемой структуры необходим комплект из 8 фотошаблонов.

Фотолитография.

Процессы легирования, а также наращивания слоёв различных материалов призваны сформировать вертикальную физическую структуру ИМС. Необходимые форма и размеры элементов и областей в каждом слое структуры обеспечиваются процессом фотолитографии.

Фотолитография - процесс избирательного травления поверхностного слоя с использованием защитной фотомаски.

На рис. приведена укрупнённая структурная схема процесса фотолитографии. Отдельные этапы на схеме включают в себя несколько операций. Ниже в качестве примера приведено описание основных операций при избирательном травлении оксида кремния (SiO₂), которое используется многократно и имеет целью создание окон под избирательное легирование, а также контактных окон.

Таблица 3. Формы приконтактных областей полупроводниковых резисторов и номограммы для определения коэффициента k.

Топология приконтактных областей полупроводниковых резисторов	Номограммы для определения коэффициента k.

Рис. Укрупненная схема процесса фотолитографии.

Подготовка поверхности к нанесению фотослоя заключается в её обработке парами органического растворителя для растворения жировых плёнок, которые препятствуют последующему сцеплению фоторезиста с поверхностью. Отмывка сверхчистой (деионизованой) водой удаляет следы растворителя; а также микрочастицы, способные впоследствии образовать "проколы" в тонком (1 мкм) слое фоторезиста.