Techniklexikon

Planartechnik

Planartechnologie. Planarprozeß. Standardverfahren für die Fertigung von diskreten Halbleiterbauelementen und integrierten Schaltungen f IS), dadurch gekennzeichnet, daß alle elektrischen Anschlüsse mit Ausnahme des Substratanschlusses auf einer Seite des Chips liegen und eine weitgehend plane Chipoberfläche erzeugt wird. In der P. wird ein Halbleiterkristall nur von einer Fläche und nicht mehr von verschiedenen Seiten aus bearbeitet und kontaktiert. Dazu geht man von einer ebenen (planen) Halbleiterscheibe aus, in die die Bauelementestrukturen hineingearbeitet werden. Auf einer Scheibe wird dabei gleichzeitig eine große Anzahl gleicher Bauelemente hergestellt. Dies geschieht in der Siliciumtech-nologie durch wechselseitige Maskierungsund Diffusionsschritte in Verbindung mit fo-tolithografischen Strukturierungen und selektiver Ätzung (Zyklus I) nach folgendem Ablauf: Die Übertragung der erforderlichen Strukturmuster erfolgt mit Hilfe eines Satzes von Schablonen, die den verkleinerten Schaltungsentwurf (Layout) in vervielfältigter Form enthalten. Durch jeweils eine bestimmte Schablone wird ein Fotolack belichtet, der sich auf der bereits oxydierten Scheibenoberfläche befindet. Nach der Lackentwicklung sind nur die Bereiche des Siliciumoxids in Form von Fenstern freigelegt, die anschließend weggeätzt werden sollen. Dadurch entsteht ein Diffusionsfenster im Oxid, d. h. eine teilweise freie Siliciumfläche. Der Lack wird abgelöst, so daß im nächsten Schritt die + Dotierung der freien Halbleiterbereiche durch Diffusion erfolgen kann, womit die erste Strukturebene auf die Scheibe übertragen worden ist. Der gesamte Vorgang wird mehrfach wiederholt. Auf diese Weise werden auf den Substratscheiben unterschiedliche Schichtfolgen Ebene für Ebene zueinander justiert, aufgebaut und strukturiert. Da die Strukturabmessungen im m-Bereich liegen, ist eine sehr hohe Überdeckungsgenauigkeit einzuhalten. Abschließend erfolgen die Passivie-rung der erzeugten Funktionselemente und bei integrierten Schaltungen ihre gegenseitige Verbindung durch Metallisierung. Im Ergebnis liegt auf der Scheibe eine Vielzahl gleichartiger Bauelemente bzw. integrierter Schaltungen in Form von Chips vor. Die P. wurde in den 60er Jahren ursprünglich für Siliciumbauelemente und integrierte bipolare Silicium-IS entwickelt und hat seitdem eine Reihe wesentlicher Verbesserungen erfahren, vor allem durch Einbeziehung der Epitaxie (Planar-Epitaxie-Technik) und von Implantationsverfahren. Sie ist heute die wichtigste Technik zur Herstellung von Halbleiterbauelementen. Mit ihr werden gegenwärtig sämtliche integrierte unipolaren und bipolaren Festkörperschaltungen auf Siliciumbasis und der überwiegende Teil diskreter Siliciumbauelemente hergestellt. Darüber hinaus findet die P. auch bei einem Großteil der optoelektronischen Bauelemente (Bauelement, optoelektronisches) auf Basis der III-V-Halbleiter sowie bei monolithisch integrierten Galliumarsenid-Schaltungen Anwendung.