Yugra State University BulletinYugra State University BulletinВестник Югорского государственного университета1816-92282078-9114Yugra State University1535710.17816/byusu20190244-61New materials and technologyНОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТЕХНОЛОГИИResearch ArticlePeculiarities of the method in internal formation of structures in bipolar and CMOS technologiesОсобенности метода внутреннего формирования структур в биполярной и КМОП-технологияхSolodukhaVitaly A.СолодухаВиталий Александрович
Belarus

PhD, General Director

Кандидат технических наук, генеральный директор

vsolodukha@integral.by7996-5717SnitovskyYuri P.СнитовскийЮрий Павлович
Belarus

Candidate of Technical Sciences, Vice-professor, Department of Micro- and Nanoelectronics

Кандидат технических наук, доцент, кафедра микро- и наноэлектроники

yu.snitovsky@tut.bySolovyovYaroslav A.СоловьевЯрослав Александрович
Belarus

Candidate of Technical Sciences, Chief Engineer

Кандидат технических наук, главный инженер

market@transistor.com.byJSC "INTEGRAL"ОАО «ИНТЕГРАЛ»Belarusian State University of Informatics and RadioelectronicsБелорусский государственный университет информатики и радиоэлектроникиJSC "INTEGRAL"ОАО "ИНТЕГРАЛ"10062019152Вестник Югорского государственного университета44611607201926072019Copyright ©; 2019, Solodukha V.A., Snitovsky Y.P., Solovyov Y.A.Copyright ©; 2019, Солодуха В.А., Снитовский Ю.П., Соловьев Я.А.2019Solodukha V.A., Snitovsky Y.P., Solovyov Y.A.Солодуха В.А., Снитовский Ю.П., Соловьев Я.А.http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0https://vestnikugrasu.org/byusu/article/view/15357

The possibility of creating silicon bipolar high-power microwave transistors by the method of ion doping of monosilicon with B + ions through a layer of SiO2 and emitter windows in it with the subsequent introduction of P + ions into them and annealing in argon is shown. The developed process reduces the labor intensity of manufacturing and improves the frequency and power characteristics of transistors: increasing the cut-off frequency (collector current = 1.5 A) from 1.8 to 2.1 GHz and from 1.5 to 1.9 GHz (collector current = 2,8 A), output power from 20 to 21.3 W, power gain from 2.5 to 2.7, collector efficiency from 60 to 79.8 %. The formation of pockets of n- and p- type CMOS structures was considered using a mask of thermal SiO2 without a layer of Si3N4. The developed process reduces the labor intensity of manufacturing by ~ 21.5 % and increases the yield of CMOS microcircuit structures by ~ 4.5 %, thanks to a decrease in the residual stresses in monosilicon and the improvement of pocket doping methods.

Показана возможность создания кремниевых биполярных мощных СВЧ-транзисторов методом ионного легирования монокремния ионами B+ через слой SiO2 и эмиттерные окна в нем с последующим введением в них ионов P+ и отжигом в атмосфере аргона. Разработанный процесс обеспечивает снижение трудоемкости изготовления и улучшение частотных и мощностных характеристик транзисторов: повышение fгр (IК = 1,5 А) с 1,8 до 2,1 ГГц и с 1,5 до 1,9 ГГц (IК = 2,8 А), Pвых с 20 до 21,3 Вт, коэффициент усиления по мощности с 2,5 до 2,7, коэффициент полезного действия коллектора с 60 до 79,8 %. Рассмотрено формирование карманов n−- и p−-типа КМОП-структур с применением маски из термического SiO2 без слоя Si3N4. Разработанный процесс обеспечивает снижение трудоемкости изготовления на ~21,5 % и повышение выхода годных структур КМОП ИС на ~4,5 % благодаря снижению величины остаточных напряжений в монокремнии и совершенствованию методов легирования карманов.

bipolar technologyMOS structuremonosiliconphotolithographyion dopingself-alignmentself-formationбиполярная технологияМОП-структурамонокремнийфотолитографияионное легированиесамосовмещениесамоформированиеКремниевые планарные транзисторы / под ред. Я. А. Федотова. – Москва : Сов. радио, 1973. – 335 с. – Текст : непосредственный.Мощные высокочастотные транзисторы / Ю. В. Завражнов, И. И. Каганова, Е. З. Мазель, А. И. Миркин. – Москва : Радио и связь, 1985. – 177 с. – Текст : непосредственный.Проектирование и технология производства мощных СВЧ-транзисторов / В. И. Никишин, Б. К. Петров, В. Ф. Сыноров, [и др.]. – Москва : Радио и связь, 1989. – 145 с. – Текст : непосредственный.Патент № 683402 Мощный СВЧ-транзистор : а. с. SU 683402 : заявл. 24.03.1978 : опубл. 20.03.2012 / Снитовский Ю. П., Портнов Л. Я. – 1 с. – Текст : непосредственный.Тагер, А. С. Перспективные направления полупроводниковой электроники СВЧ / А. С. Тагер. – Текст : непосредственный // Литовский физический сборник. – 1981. – № 4. – С. 23–44.Любченко, В. Е. Фундаментальные ограничения и перспективы применения полупроводниковых приборов в радиосистемах миллиметрового диапазона волн / В. Е. Любченко. – Текст : непосредственный // Радиотехника. – 2002. – № 2. – С. 16–27.Vashchenko, V. A. Physical limitations of semiconductor devices / V. A. Vashchenko, V. F. Sinkevitch. – New York : Springer, 2008. – 337 p. – Text : direct.Johnson, O. E. Physical limitations on frequency and power parameters of transistors / O. E. Johnson. – Text : direct. // RCA Review. – 1965. – Vol. 26, № 2. – P. 163–177.Янушонис, С. Самоформирование в полупроводниковой технологии / С. Янушонис, В. Янушонене. – Вильнюс : Мокслас. – 1985. – 192 с. – Текст : непосредственный.Снитовский, Ю. П. Особенности изготовления полупроводниковых приборов с самосовмещением / Ю. П. Снитковский. – Текст : непосредственный // Тезисы докладов III Республиканского семинара «Самоформирование. Теория и применение». – Вильнюс, 1987. – С. 38.Снитовский, Ю. П. Изготовление полупроводниковых приборов в едином цикле отжига примесей / Ю. П. Снитковский, А. Ф. Матюшевский. – Текст : непосредственный // Тезисы докладов IV Республиканского семинара «Самоформирование. Теория и применение в полупроводниковой технологии». – Вильнюс, 1989. – С. 24.Гуляев, П. Ю. Физические принципы диагностики в технологиях плазменного напыления / П. Ю. Гуляев, А. В. Долматов. – Текст : непосредственный // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2009. – Т. 11. – № 5-2. – С. 382–385.Снитовский, Ю. П. Изготовление полупроводниковых приборов методом самосовмещения / Ю. П. Снитковский. – Текст : непосредственный // Тезисы докладов I Всесоюзной научно-технической конференции «Автоматизация, интенсификация, интеграция процессов технологии микроэлектроники» : в 2 ч. – Ленинград, 1989. – Ч. 2. – С. 89–90.Воронин, А. Д. Разработка конструции и технологии изготовления сверхбольших иттегральных схем оперативных запоминающих устройств на КМОП структурах : автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / А. Д. Воронин ; Институтт электроники АН БССР. – Минск, 1989. – 24 с. – Текст : непосредственный.Снитовский, Ю. П. Ионная имплантация через слой SiO2 и возможность ее применения при изготовлении полупроводниковых приборов / Ю. П. Снитковский. – Текст : непосредственный // Материалы 12-й Международной конференции «Взаимодействие излучений с твердым телом» (Минск, Беларусь, 19-22 сент. 2017 г.). – Минск : Изд. центр БГУ, 2017. – С. 476–478.Гуляев, П. Ю. Оптико-электронная система диагностики двухфазных потоков динамическим методом счета частиц / П. Ю. Гуляев, В. И. Иордан. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Физика. – 2008. – Т. 51, № 9-3. – С. 79–87.Патент № 4756314. Способ изготовления транзисторов: а. с. SU 1828333 : заявл. 04.11.1989 : опубл. 20.03.2012 / Ю. П. Снитовский, А. П. Матюшевский. – 1 с. – Текст : непосредственный.Plummer J. D. Silicon VLSI technology. Fundamentals, practice and modeling / J. D. Plummer, M. D. Deal, P. B. Griffin. –Beiging : Publishing House of Electronics Industry, 2003. – 10 p. – Text : direct.Process and Device Performance of 1 m-Channel n-Well CMOS Technology / T. Yamaguchi, S. Morimoto, H. Kawamoto, J. C. De Lacy. – Text : direct // IEEE Trans. Electron Devices. – 1984. – Vol. ED-31, №. 2. – P. 205–214.Rung, R. D. A Retrograde p-Well for Higher Density CMOS / R. D. Rung, C. J. Dell'oca, L. G. Walker. – Text : direct // IEEE Trans. Electron Devices. – 1981. – Vol. 28. – P. 1115–1119.Маскирующие покрытия для изопланарной технологии / Б. Г. Анохин, В. П. Болдырев, И. В. Некарюкин, А. А. Ковалевский // Электронная промышленность. – 1974. – № 10. – С. 60–63.Патент № 1669333, а. с. SU. Способ изготовления КМДП интегральных схем : заявл. 05.06.1989 : опубл. 20.03.2012 / Ю. П. Снитовский, В. Л. Круковский, Г. С. Чертов [и др.]. – 1 с. – Текст : непосредственный.Гуляев, П. Ю. Виновский критерий выбора параметров редукции температурного распределения частиц по их суммарному тепловому спектру / П. Ю. Гуляев, В. И. Иордан, И. П. Гуляев. – Текст : непосредственный // Известия высших учебных заведений. Физика. – 2008. – Т. 51, № 9-3. – С. 69–76.Концевой, Ю. А. Пластичность и прочность полупроводниковых материалов и структур / Ю. А. Концевой, Ю. М. Литвинов, Э. А. Фаттахов. – Москва : Радио и связь, 1982. – 239 с. – Текст : непосредственный.Клейнфельд, Ю. С. Образование и движение внеконтурных дислокаций при диффузии фосфора в кремнии / Ю. С. Клейнфельд, Ю. А. Концевой, Ю. М. Литвинов. – Текст : непосредственный // Электронная техника. Сер. 2. Полупроводниковые приборы. – 1981. – Вып. 3(146). – С. 3–11.Snitovsky, Yu. P. A New Technology for Manufacturing the Dielectric Isolation of Elements of Microelectronic Devices by Oxidizing Grooves in Single-Crystal Silicon / Yu. P. Snitovsky, M. G. Krasikov. – Text : direct // Russian Microelectronics. – 2010. – Vol. 39. – P. 12–18.Орликовский, А. А. Плазменные процессы в микро- и наноэлектронике. Часть 1. Реактивное ионное травление / А. А. Орликовский. – Текст : непосредственный // Микроэлектроника. – 1999. – Т. 28, № 5. – С. 344–362.Гуляев, П. Ю. Моделирование технологических процессов плазменного напыления покрытий наноразмерной толщины /П. Ю. Гуляев, И. П. Гуляев. – Текст : непосредственный // Системы управления и информационные технологии. – 2009. – Т. 35, № 1.1. – С. 144–148.Snitovsky, Yu. P. Lateral injection utilized for improving the performance of microwave bipolar transistors / Yu. P. Snitovsky. – Text : direct // Russian Microelectronics. – 2002. – Vol. 31, №. 4. – P. 248–253.Snitovsky, Yu. P. New Approach to the Manufacturing of Power Microwave Bipolar Transistors: A Computer Simulation / Yu. P. Snitovsky, V. V. Nelayev, V. A. Efremov. – Text : direct // Russian Microelectronics. – 2007. – Vol. 36, № 6. – P. 409–414.Солодуха, В. А. Особенности изготовления мощных СВЧ-транзисторов методом внутреннего формирования структур / В. А. Солодуха, Ю. П. Снитовский, Я. А. Соловьев. – Текст : непосредственный // Современные проблемы радиоэлектроники : сборник научных трудов. – Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2017. – С. 521–525.Интегральная электроника сверхвысоких частот / А. Ф. Трутко, Я. А. Федотов, Ю. А. Каменецкий, Д. И. Сметанина // Микроэлектроника и полупроводниковые приборы. – Москва : Советское радио, 1976. – Вып. 1. – С. 179–210.Зайцев, А. А. Генераторные СВЧ транзисторы / А. А. Зайцев, Ю. Н. Савельев. – Москва : Радио и связь, 1985. – 47 с. – Текст : непосредственный.Krasikov, M. Computer simulation of the dielectric isolation technology in the semiconductor devices / M. Krasikov, V. Nelayev, Yu. Snitovsky. – Text : direct // Proc. VIIIth Int. Conf. ''The Experience of Designing and Application of CAD Systems in Microelectronics'' (CADSM 2005). – Ukraine : Lviv-Polyana. – 2005. – P. 29–32.Кремниевые планарные транзисторы / Под ред. Я. А. Федотова. – М.: Сов. радио, 1973.Снитовский, Ю. П. Некоторые пути повышения радиационной стойкости биполярных СВЧ-транзисторов / Ю. П. Снитковский. – Текст : непосредственный // Труды XIV Международного совещания «Радиационная физика твердого тела». – Севастополь, 2004. – С. 445–449.Рейви, К. Дефекты и примеси в полупроводниковом кремнии / К. Рейви. – Москва : Мир, 1984. – 472 с. – Текст : непосредственный.Патент № 814175, а. с. SU Способ создания диэлектрической изоляции элементов полупроводниковых приборов : заявл. 30.11.1979 : опубл. 20.03.2012 / В. Ф. Данилов, Ю. П. Снитовский, А. А. Рассадин, С. Д. Владыченко. – 1 с. – Текст : непосредственный.Microstructure and evolution of (TiB2+Al2O3)/NiAl composites prepared by self-propagation high-temperature synthesis / X. J. Song, H. Z. Cui, L. L. Cao [et al.]. – Text : direct // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. – 2016. – Т. 26. – № 7. – С. 1878–1884.Диффузия через слой SiO2 и возможность ее применения при изготовлении монолитных схем / И. М. Алиев, Н. Д. Гаджиев, Т. К. Исмаилов, В. К. Меджидова. – Текст : непосредственный // Электронная техника. Сер 3. Микроэлектроника. – 1984. – Вып. 4. – С. 76–79.Солоненко, О. П. Плазменная обработка и напыление порошков оксидов металлов, состоящих из полых сфер / О. П. Солоненко, И. П. Гуляев, А. В. Смирнов. – Текст : непосредственный //Письма в Журнал технической физики. – 2008. – Т. 34. – № 24. – С. 22–27.Ohmi, T. Ultraclean processing / T. Ohmi. – Text : direct // Microelectronic Engineering. – 1991. – Vol. 10 – №. 3–4. – P. 163–176.Влияние среды отжига на перераспределение бора, имплантированного в кремний / А. Ф. Буренков, Ф. Ф. Комаров, В. Д. Курьязов, М. М. Темкин. – Текст : непосредственный // Микроэлектроника. – 1988. – Т. 17. – Вып. 3. – С. 256–260.Патент BY 22055. Мощный планарный СВЧ-транзистор с гребенчатой конфигурацией эмиттерной области : опубл. 30.08.2018 / Ю. П. Снитовский, А. С. Турцевич, Н. Л. Лагунович [и др.]. – 1 с. – Текст : непосредственный.Рассел, Х. Ионная имплантация / Х. Рассел, Т. Руге. – Москва : Наука, 1983. – 360 с. – Текст : непосредственный.Snitovsky Yu. P. New CMOS Process Using a Thermal-Oxide Mask for Making n- and p-Wells / Yu. P. Snitovsky, M. G. Krasikov. – Text : direct // Russian Microelectronics. – 2008. – Vol. 37. – № 3. – P. 166–174.Красников Г. Я. Начальный этап термического окисления кремния и формирование пограничного слоя в системе Si–SiO2 / Г. Я. Красников, Н. Я. Зайцев, Н. В. Матюшкин. – Текст : непосредственный // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2003. – № 2. – С. 98–104.