planarna technologia

planarna technologia,

elektron. technologia wytwarzania przyrządów półprzewodnikowych (układów scalonych, tranzystorów, diod i in.), w której wszystkie procesy prowadzące do uzyskania struktur tych przyrządów odbywają się na jednej stronie (powierzchni) płytki, stanowiącej ich podłoże i wykonanej z materiału półprzewodnikowego (półprzewodniki).

Najbardziej charakterystyczną cechą przyrządów półprzewodnikowych wytwarzanych t.p. jest dostępność od tej samej strony przyrządu do wszystkich obszarów struktury istotnych dla jego działania. T.p. jest zespołem operacji technol., wśród których można wyróżnić 3 podstawowe: 1) maskowanie, tj. pokrycie podłoża półprzewodnikowego warstwą zapobiegającą przedostawaniu się do niego, w niepożądane miejsca, domieszek (np. warstwą tlenku w przypadku podłoża krzemowego); 2) litografię (elektron. ), prowadzącą do utworzenia w tej warstwie tzw. okien (odsłonięta powierzchnia płytki w miejscach, przez które mają być wprowadzone domieszki); 3) domieszkowanie (przez okna). W procesie domieszkowania wykorzystuje się dyfuzję w wysokiej temperaturze lub implantację jonów. Często jedną z operacji jest nakładanie (na podłoże lub kolejną warstwę struktury) warstw epitaksjalnych, do których łatwo można wprowadzać domieszki w trakcie procesu nakładania (technologia epitaksjalno-planarna lub epiplanarna).

Istotą t.p. jest kształtowanie (wg projektu przyrządu) geom. wzorów kolejnych warstw struktury przez powtarzanie (kilka do kilkunastu razy) zespołu operacji technologicznych. Na przykład w celu wytworzenia struktury n-p na płytce krzemu Si typu n wytwarza się na jej powierzchni cienką warstwę tlenku SiO₂ (np. przez wygrzanie płytki w wysokiej temperaturze w obecności tlenu i pary wodnej), a następnie wprowadza się domieszki typu p (np. atomy boru) przez okna wytrawione w warstwie SiO₂ w procesie litografii. W ten sposób na powierzchni typu n otrzymuje się warstwę typu p o precyzyjnie określonych kształtach, a powtarzanie zespołu operacji prowadzi do wytworzenia struktury wielowarstwowej (np. n-p-n) o wymaganych parametrach i określonej lokalizacji na podłożu.

T.p. obejmuje również: operacje związane z realizacją połączeń elektr. (ścieżek) pomiędzy poszczególnymi elementami struktury (nanoszenie cienkiej warstwy metalu w określonych obszarach powierzchni płytki), osadzanie warstw pasywujących (cienkich warstw technika), zabezpieczających układ przed szkodliwym działaniem otaczającego środowiska, wytrawianie w tych warstwach okien (otworów montażowych), prowadzących do pól kontaktowych.

W procesie wykorzystującym t.p. wykonuje się w jednej płytce podłożowej jednocześnie wiele takich samych struktur, stanowiących oddzielne przyrządy półprzewodnikowe, co pozwala na dużą powtarzalność parametrów przyrządów i osiąganie dużej wydajności procesu wytwarzania. Wytwarzanie przyrządów półprzewodnikowych tą metodą wymaga spełnienia wysokich wymagań czystości stawianych wszystkim materiałom i urządzeniom, z jakimi stykają się płytki półprzewodnikowe w trakcie procesu technol. (gazom, odczynnikom i elementom urządzeń technol.), a także pomieszczeniom, w których są prowadzone operacje technologiczne.

T.p., oprac. w końcu lat 50. XX w. i ciągle modyfikowana, nadal stanowi podstawową metodę wytwarzania struktur półprzewodnikowych. Istnieje wiele odmian t.p.: technologia bipolarna — umożliwiająca wytwarzanie układów i przyrządów bipolarnych (np. technologia ISOPLANAR), technologia unipolarna — wytwarzanie układów i przyrządów unipolarnych (np. MOS, CMOS), technologia BiMOS — wytwarzanie w jednej strukturze tranzystorów bipolarnych i unipolarnych.

Mirosław Rusek