Produktionsablauf

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    Der Produktionsablauf am Beispiel eines Feldeffekttransitors (p-Kanal MOS-FET)

    An dieser Stelle sollen die grundlegenden Produktionsschritte der Halbleitertechnologie am Beispiel eines Feldeffekt-Transistors (FET) besprochen werden. Dazu beschreiben wir die älteste und einfachste Methode zur Umsetzung eines p-Kanal MOS-FET (Metall-Oxid-Semiconductor-Feldeffekt-Transistor). Bei diesem Bauelement kann das Leitverhalten in einem Bereich zwischen den sogenannten Source- und Drain-Kontakten über einen weiteren Anschluss gesteuert werden, der als Gate bezeichnet wird. Dazu wird über ein regelbares elektrisches Feld die Zahl der freien Ladungsträger in einer Schichtfolge aus Metall-, Isolator- und Halbleitermaterial beeinflusst (daher rührt die Bezeichung MOS-Feldeffekttransistor).

    Als Ausgangsmaterial dient ein n-dotierter Silizium Wafer.

    Oxidation: In diesem Schritt wird auf dem Substrat eine flächendeckende Siliziumoxid-Schicht erzeugt.
    Strukturierung, Lithografie: Die Oxidschicht wird nun selektiv entfernt, so dass eine Maske zur gezielten Ionenimplantation (Dotierung) entsteht.Dazu soll die Struktur der Chrombeschichtung einer Glas-Maske auf die Oxid-Schicht übertragen werden. Das erreicht man mit folgenden Schritten:

    Belichten: Es wird ein fotoempfindlicher Lack aufgebracht, der an den Stellen belichtet wird, die nicht von der Maske ausgeblendet werden.

    Entwickeln: Hierbei werden die im vorangegangen Schritt der Belichtung vorgegebenen Bereiche des Fotolacks entfernt.

    Ätzen: Der zurückgebliebene Lack, dessen Struktur durch die Maske vorgegeben war, schützt im folgenden Ätzprozess die darunterliegende Materialschicht, so dass diese nur selektiv abgetragen wird.

    Dotierung: Die somit erzeugte strukturierte Oxidschicht dient nun als Maske für den Dotierungsprozess, bei dem in ausgewählten Bereichen p-dotiertes Halbleitermaterial durch Einbringen von Fremdatomen entstehen soll. Dies ist zum Beispiel durch Einschießen von beschleunigten Bor-Atomen möglich.

    Die entstandenen dotierten Bereiche dienen schließlich als Source- und Drain-Kontakte.

    Oxidation: Nun wird das Substrat in zwei weiteren Schritten erneut mit Siliziumoxid überzogen, das jeweils wieder lithografisch strukturiert wird. Dabei entstehen zuerst isolierende Trennstege, die später die Metall-Anschlüsse der einzelnen Kontakte voneinander separieren. Danach wird das sogenannte Feldoxid aufgebracht – die isolierende Schicht, die letztendlich die Steuerung der Leitungseigenschaften zwischen Source- und Drain-Kontakt ermöglicht.

    Metallisierung: Schließlich werden die Kontakte und Leiterbahnen aus Metall angelegt. Dazu wird eine ganzflächige Aluminiumschicht abgeschieden, die daraufhin wieder mit Ätztechnik strukturiert wird.