実験例

pMOSインバータの製作

目的

MOSFETを負荷抵抗にもシリコンｐMOSインバータをモノリシックに集積した集積回路（Integrated　Circuit;IC）を製作し、半導体加工技術を経験することを目的とする。
また、完成したインバータと、それを構成するMOSFETの動作特性を調べ、FETと論理回路に対する理解を深めることを目的とする。

（MOS:Metal-Oxide-Semiconductor;半導体の表面に酸化膜があって、その上に金属膜が付いている構造をいう。シリコンMOSの場合、ゲート絶縁膜を酸化シリコンで作る。MOSFET:Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor;MOS形電界効果トランジスタ。）

インバータ

論理回路の基本は、単一入力の論理インバータ、または単にインバータ（inverter;反転器）と呼ばれるものである。
これは論理否定を出力する（NOT回路）。すなわち、もし２進の入力変数がAであらば、インバータの出力はNOT Aである。
負荷にMOSFETを用いたMOSインバータ回路の一つ例を図１に示す。

製造プロセス

製作に必要なプロセス技術
ICプロセスは大別すると、次の技術で構成されている。

基板結晶：n形、p形、抵抗率。
酸化：電気絶縁膜、選択拡散のパシベーション膜。
エッチングと洗浄。
不純物拡散：PBF塗布、熱拡散。
リソグラフィ：フォトレジスト塗布、アライメント、現像、はく離。
金属配線、実装。

それぞれの技術について、この実験で用いる方法の要点を述べる。

基板結晶：ρ～3.6Ωcm、リンドープn形（１１１）Siを用いる。ウイハー直径10cm（～４インチ）φ、厚さ0.5mm。これを1cm×1cmの大きさに切断したものを実験に使用する。
酸化：選択拡散のパシベーション膜作成には水温60℃の純水中を通った加湿酸素の雰囲気の中で熱酸化を行う（ウエット酸化）。
ゲート酸化膜の作製には、乾燥酸素中の酸化を行う（ドライ酸化）。
エッチングと洗浄：
ウイハ洗浄　リンス液「H2O：H2O2：NH4OH=8:5:1」超音波洗浄各プロセス毎の洗浄に用いる。
バッファエッチング液　「35%NH4F（aq）=4：1」SiO2膜の除去に用いる。
10%HF液「48%HF：H2O=1：3.8」　ホウ素拡散後Si表面にボロシリケートガラス（Borosilicate Glass）が生じるので、その除去に用いる。
不純物拡散：様々な方法があるが、有毒なガスを用いたくないので、ここでは東京応化製PBF（Ploy Boron Film）塗布法を用いる。
リンルラフィ：フォトリングラフィ法を用いる。
金属配線：アルミニウム膜配線を用いる。アルミニュウムの真空蒸着→配線パターンプリント→エッチング（リン酸エッチング）→シンタリング。
アルミニウムシンタリングは、蒸着したアルミニウム膜に熱処理を施することによって、配線金属としての強度を持たせかつソース、ドレインとのオーム性電極を得るために行う。