Разработка конструктивно-технологических ограничений




 

При расчете КТО будем исходить из условия, что минимальный возможный размер в структуре не может быть меньше технологической нормы, N (определяется процессом фотолитографии). Надо учитывать два вида погрешностей, возникающих при передаче размеров, систематические и случайные.

Систематические погрешности это:

· увеличение размера проэкспонированной области при фотолитографии, dфл, (примем 10 % N в каждую сторону);

· боковое травление удаляемого материала, dтр, (при жидкостном травлении приблизительно равно толщине удаляемого слоя, d, в каждую сторону);

· боковая диффузия (приблизительно равна 70 % от толщины слоя, L).

Размер элемента на фотошаблоне отличается от размера элемента в структуре на величину систематической погрешности.

 

Случайные погрешности это:

· неточность изготовления фотошаблона, dсл фл, (примем 10 % N);

· ошибка совмещения фотошаблонов, D, (примем 10 % N);

· погрешность при травлении, dсл тр, (обычно принимают 30 % dтр в каждую сторону);

· погрешность боковой диффузии (обычно принимают 30 % от боковой диффузии, т.е. 20 % L, в каждую сторону).

Расчетный размер элемента на фотошаблоне и соответствующий ему размер элемента в структуре – номинальные размеры.

Реальный размер элемента = номинальный размер ± случайные погрешности.

 

Рассчитанные размеры элемента на фотошаблоне необходимо округлять. Обычно они берутся кратными 0,5 N. Именно эти округленные размеры приводятся на чертежах фотошаблонов, и от них проводится расчет элементов в структуре.

 

Будем считать, что во всех процессах литографии используется позитивный фоторезист.

 

Размер контактного окна фотошаблоне возьмем равным N, тогда в структуре размер контактного окна:

W = N+2 dфл + 2∙d тр

Здесь d тр можно принять равным 30 % от толщины оксида.

С учетом случайной погрешности:

W min = W - dсл фл - 2∙dсл тр

W max= W + dсл фл + 2∙dсл тр

 

Размер металлизации над окном не должен быть меньше, чем

Wme ко min = Wmax +2 LSiO2 +2D+d зап

где d зап – некоторый запас равный 2×0,1 мкм, а слагаемое 2 LSiO2 учитывает наклон стенок окисла равный 45°(т.к. при получении окон под металлизацию желательно использовать жидкостное травление). Тогда номинальный размер металлизации:

Wme ко = W meко min + 2 d сл тр me + dсл фл,

а максимальный:

Wme ко max = W me ко + 2 d сл тр me + dсл фл

Номинальный размер металлизации над окном на фотошаблоне:

Wme ко ФШ = W me ко + 2 d тр me + 2 d фл.

d тр me можно принять равным 30 % от толщины слоя металла.

 

Номинальная ширина дорожки металлизации на фотошаблоне равна N, также как и минимальное расстояние между дорожками.

Номинальная ширина дорожки металлизации в структуре:

Wme = N - 2 d тр me - 2 d фл,

а минимальная:

Wme min = W me - 2 d сл тр me - dсл фл.

Если минимальная ширина дорожки металлизации получается слишком маленькой, необходимо увеличить номинальную ширину дорожки до 1,5 N или 2 N.

Расстояние между дорожками металлизации в структуре будет равным:

dme = N + 2 d тр me + 2 d фл,

dme min = d me - 2 d сл тр me - dсл фл.

 

При расчете размера эмиттера будем исходить из того, что контактное окно не должно выходить за пределы эмиттера. Тогда:

W э min = W max + 4 D.

Берем четыре ошибки совмещения, считая, что совмещение при создании контактных окон осуществляется не с эмиттерным слоем, а с ранее созданной меткой, по которой совмещались все слои.

Тогда:

W э= W э min + 2×0.2∙ L э+ 2 d сл тр + dсл фл,

W э max = W э+ 2×0.2∙ L э+ 2 d сл тр + dсл фл,

а размер окна для диффузии примеси в эмиттер на фотошаблоне:

W э ФШ = W э - 2 d тр - 2 d фл - 2×0.7∙ L э.

Если размер на фотошаблоне получится меньше технологической нормы, берем W э ФШ = N, и пересчитываем, соответственно, размер эмиттера в структуре.

 

Минимальный размер пассивной базы тоже ограничен необходимостью обеспечения попадания контакта в эту область, но, поскольку L пб > L э, вероятно, надо будет брать W пб ФШ = N. Тогда:

W пб = N + 2 d тр + 2 d фл + 2×0.7∙ L пб.

W пб max = W пб+ 2×0.2∙ L пб+ 2 d сл тр + dсл фл.

 

Эмиттер должен «вкладываться» в область базы, причем расстояние от края эмиттера до края базы не должно быть меньше, чем две длины базы, 2(L б - L э). Минимальное расстояние от эмиттера до контакта к базе и минимальное расстояние между двумя эмиттерами (если транзистор многоэмиттерный) тоже примем равным 2(L б - L э).Минимальное расстояние от эмиттера до пассивной базы можно взять равным (L б - L э).

Так как пассивная база тоже «вкладывается» в область активной базы, то размер активной базы:

Wба min = W э max + 4D + 3(L б - L э)+ W пб.

Если пассивной базы нет, учтем вместо нее область, в которую попадает контакт к базе, W max + 4D:

Wб min = W э max + 4D + 4(L б - L э) + W max + 4D.

Помимо перечисленных выше соображений необходимо учесть, что расстояние на фотошаблоне между краями металлизации над контактами к эмиттеру и базе не может быть меньше технологической нормы. Если расстояние получается меньшим, необходимо увеличить размер базы.

Минимальный размер базы в поперечном направлении (если нет необходимости делать структуру более широкой для снижения плотности тока):

W б2 min = W э max + 4D + 4(L б - L э).

Номинальный размер базы:

W б= W б min + 2×0.2∙ L б+ 2 d сл тр + dсл фл,

максимальный:

W б max = W б+ 2×0.2∙ L б+ 2 d сл тр + dсл фл,

размер окна для диффузии примеси в область базы на фотошаблоне:

W б ФШ = W б - 2 d тр - 2 d фл. - 2×0.7∙ L б.

 

Если структура изолирована диэлектрическими областями (щелевая или изопланарная изоляция), то край окна для создания эмиттера и край окна для создания базы совпадают с краем изолирующей области, т.е. отступ между эмиттером и базой будет только в одну сторону. Боковая диффузия в сторону канавки идти не будет, ошибки совмещения и все погрешности тоже считаются только в одну сторону, где рассчитываемая область не ограничена диэлектриком.

Поскольку активная база в этом случае будет ограничена диэлектриком со всех сторон, то ее границы на фотошаблоне должны совпадать с краями изолирующих областей. Минимальное расстояние между изолирующими областями равно рассчитанным минимальным размерам базы.

Минимальное расстояние между диэлектрическими областями, ограничивающими глубокий коллектор, равно W max + 4 D.

Размер окна для подлегирования приконтактной области коллектора на фотошаблоне совпадает с размером окна для диффузии примеси в эмиттер. Размер окна для создания области глубокого коллектора равен технологической норме, N.

Если глубокий коллектор не ограничен диэлектриком, то размер глубокого коллектора в структуре будет равен:

W гк = N + 2 d тр + 2 d фл + 2×0.7∙ L гк,

W гк max = W гк+ 2×0.2∙ L гк+ 2 d сл тр + dсл фл.

 

Если транзистор изолирован обратно смещенным p-n- переходом, то при расчете суммарного размера структуры нужно учитывать, что ОПЗ коллекторного перехода и ОПЗ изолирующего перехода не должны перекрываться и не должны заходить в область глубокого коллектора. Чтобы это обеспечить, нужно оставить между ОПЗ коллекторного перехода и областью глубокого коллектора запас в две ошибки совмещения, 2D. От ОПЗ изолирующего перехода до ОПЗ коллекторного перехода и до глубокого коллектора достаточно оставить по одной ошибке совмещения, поскольку все области совмещаются, вероятно, по метке, созданной при формировании изолирующей области. Таким образом, минимальное расстояние между краями разделительных областей:

W Σ min = W гк max + W б max + 2 L опз бк + 2 L опз и + 4D.

 

На фотошаблоне ширина разделительной области берется равной N.

Номинальная ширина разделительной области в структуре:

W р = N + 2 d тр + 2 d фл + 2×0.7∙ L р,

а максимальная:

W р max = W р+ 2×0.2∙ L р+ 2 d сл тр + dсл фл.

В случае щелевой изоляции ширина канавки на фотошаблоне берется равной N. Суммарное увеличение размера канавки примем равным 1 мкм ± 30 %.

В случае изопланарной изоляции размер канавки, получившейся в результате травления, не должен быть меньшим, чем две глубины канавки. Тогда размер изолирующей области в структуре получится равным двум глубинам изолирующей области ± 30 %.

 

Литература

1. Коледов Л.А. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок. М.: Радио и связь, 1989.

2. Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств. Справочник. М., Радио и связь, 1991.

3. Черняев В.Н. Технология производства интегральных микросхем. М.: Радио и связь, 1987.

4. Курносов А.И., Юдин В.В. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. М.: Высшая школа, 1986.

5. Пичугин И.Г., Таиров Ю.М. Технология полупроводниковых приборов. М.: Высшая школа, 1984.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-04-29 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: