химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

иповым маршрутом изготовления пленарного ПП или ИМС определяется последовательность из ряда основных операций.

1. Подготовка пластин. Исходные полупроводниковые пластины— эпитаксиальные структуры, например я-я+-типа, или монокристаллические подложки с электропроводностью п- или р-типа, полученные в качестве полуфабриката с завода-изготовителя, подвергают очистке, промывке, травлению с целью удаления с поверх-1 ности пластин загрязнений и частиц пыли. Слой с электропроводностью я-типа в эпитаксиальной я-я+-структуре составит в будущих транзисторах коллекторную область (рис. 1.1, а)..

2. Создание топологического рисунка. Чтобы в эпитаксиальной структуре сформировать области с электропроводностью р-типа, необходимо обеспечить проведение локальной диффузии через окна — отверстия в защитной маске. Размеры этих окон задают с помощью процесса фотолитографии. Маской, препятствующей диффузии, служит пленка диоксида кремния. Выращивание ее является необходимой стадией планарного процесса. Пленка диоксида

7

кремния Si02 толщиной 0,3—1,0 мкм надежно предохраняет структуру от воздействия многих внешних факторов и диффузии примесей. На пленку наносят слой фоторезиста — фотоэмульсии, экспонируют его ультрафиолетовым светом через фотошаблон, содержащий множество идентичных изображений баз транзисторов с ваданной конфигурацией и размерами. Засвеченные участки фоторезиста проявляются и обнажившуюся пленку Si02 удаляют. Окно, вскрытое для базовой диффузии, показано на рис. 1.1, б.

3. Получение р-п-перехода база— коллектор. Для прецизионной дозировки количества вводимой в кристалл примеси — атомов бора при создании области р-базы — используют процесс ионной имплантации, заключающийся во внедрении ускоренных ионов в поверхность кристалла. Слой фоторезиста служит защитной маской, так как ионы, внедренные в фоторезист, не достигают поверхности диоксида. Чтобы сформировать базовую область и р-п-пере-ход коллектор — база на требуемой глубине, используют последующую диффузионную разгонку внедренных атомов бора. Ее проводят в окислительной среде при высоких температурах. В результате формируется область базы с глубиной 2—3 мкм и на поверхности базовой области наращивается пленка Si02 толщиной 0,3—

0,5 мкм (рис. 1.1, в).

4. Получение p-n-nepexoda эмиттер — база. Вначале формируют топологический рисунок эмиттерных областей, используя процесс фотолитографии по пленке Si02 над базовой областью. Одновременно вскрывают окна, задающие конфигурацию коллекторных

8

контактов. Фоторезист удаляют и ведут диффузию фосфора с высокой концентрацией на малую глубину (до 1—1,5 мкм) (рис. 1.1, г).

5. Контактная металлизация. Для присоединения к областям эмиттера, базы и коллектора электрических выводов необходимо металлизировать поверхности контактов. Предварительно проводят фотолитографическую обработку структуры для удаления пленки диоксида с нужных участков. Затем с помощью термического испарения в вакууме на всю поверхность пластины напыляют слой металла (например, алюминия) толщиной около 1 мкм, по которому проводят еще один процесс фотолитографии для удаления лишнего металла между областями контактов. Структура с контактной металлизацией показана на рис. 1.1, д. При изготовлении ИМС аналогичным образом создают тонкопленочные пассивные элементы— резисторы, конденсаторы, а также осуществляют коммутацию транзисторов.

6. Сборка и герметизация. Пластина содержит от нескольких сотен до десятков тысяч отдельных транзисторов. Ее разрезают на отдельные структуры, называемые на данном этапе кристаллами. На рис. 1.1, е показана топология такого кристалла с контактной металлизацией. Кристалл напаивают на кристаллодержатель, осуществляют разводку — подсоединение электрических выводов к контактам базы, эмиттера и коллектора — и герметизируют, помещая в металлический корпус или заливая пластмассой.

7. Испытания приборов. Для оценки параметров и надежности приборов до их поступления в отдел технического контроля производят электрические, климатические и механические испытания. Они важны для правильной информации о качестве и надежности приборов. Помимо этого каждая технологическая операция сопровождается контролем качества обработки, например измерением глубины диффузии, толщины эпитаксиального слоя, удельного или поверхностного сопротивления. После того как в структуре созданы ?-?-переходы, производят контроль электрических параметров— напряжения пробоя, тока утечки, емкости. В технологическом маршруте предусмотрены специальные контрольные карты.

Рассмотренная последовательность операций характерна для изготовления планарно-эпитаксцального транзистора. В основе классификации приборов лежит технологической метод создания активных областей структуры. По этому признаку различают сплавные, диффузионные, эпитаксиальные, имплантационные дискретные ПП, а также их модификации, например сплавно-диффу-зионные и др. Большинство современных приборов изготовляют на эпитаксиальных структурах. Активные области формируют с помощью ионной имплантации и диффузии. МОП-транзисторы изготовляют на монокристаллических подложках без эпитаксиального слоя методами планарной. технологии. Непланарные диффузионные и эпитаксиальные переходы используют при изготовлении силовых Диодов и транзисторов.

9

§ 1.2. Особенности и перспективы технологии

В полупроводниковом производстве очень высоки требования к качеству материалов, точности работы оборудования и условиям производства. Механическая обработка полупроводниковых пластин должна осуществляться по высшему классу чистоты обработки поверхности с отклонением от плоскости не более 1 мкм. Особые требования предъявляют к термическому оборудованию: точность установки и поддержания температуры на уровне 1000—1300°С должна быть не хуже 0,5 ?· Газовая среда, в которой происходят наиболее важные технологические процессы, подвергается тщательной осушке и обеспыливанию. Содержание влаги в ней измеряют долями процента и оценивают по температуре газа, при которой наступает конденсация влаги, — точке росы. В специальные боксы, в. которых осуществляется сборка изделий, подается воздух, азот или аргон, осушенные до точки росы —70°С. Для создания на поверхности пластины с диаметром 75, 100 или 150 мм сотен тысяч элементов различной формы и размеров применяют фотошаблоны. При изготовлении фотошаблонов и совмещении очередного шаблона с рисунком, ранее нанесенным на полупроводниковую пластину, точность работы оптико-механического оборудования должна составлять десятые доли микрометра. Оптическая часть этого оборудования характеризуется сверхвысокой разрешающей способностью, достигающей более 1000 линий/мм, а экспонируемые материалы — до 2000 линий/мм.

Серьезный враг полупроводникового производства — пыль. Попадая на пластины, она ведет к неисправимому браку при проведении фотолитографии. На рабочем месте количество пылинок с размерами не более 0,5 мкм не должно быть свыше 4 в 1 л воздуха. Низкий уровень запыленности обеспечивается созданием внутри цеха чистых комнат, доступ в которые разрешен ограниченному кругу лиц. Так же остро стоит вопрос о вибрациях в производственных системах. Современный уровень вибрации составляет 1 мкм или доли микрометра. Для внедрения новых технологий необходимо снизить вибрацию. Она должна составлять не более 0,1 мкм.

Характерной особенностью полупроводникового производства является быстрое повышение степени интеграции ИМС — плотности размещения элементов на кристалле. Если кристалл размерами 4X4 мм содержал ранее 100—300 транзисторов, то сейчас он вмещает 20 000—100 000 и более. Сверхбольшие интегральные микросхемы (СБИС) содержат свыше 100 000 элементов на кристалле. Предполагается, что в конце 80-х годов количество элементов на кристалле достигнет 1 млн. Возрастают требования к минимальным размерам элементов ИМС. В середине 60-х годов на пластине диаметром 25 мм с помощью фотолитографии получали линии шириной не менее 25 мкм. Сейчас большинство производственных установок обеспечивают получение на пластине с диаметром 75 мм линий шириной 4 мкм. Ведутся работы по изготовлению субмикронных линий на пластинах диаметром 150 мм. Уменьшение раз-

10

меров элементов ИМС позволяет повысить, их быстродействие и уменьшить потребляемую мощность.

Новые приборы и ИМС нельзя изготовить с помощью тех же методов н на том же оборудовании, которое использовалось для изготовления простых интегральных микросхем. Чтобы наладить серийный выпуск СБИС, необходимо освоение новых материалов, методов технологической обработки, конструирования схем, измерения их параметров и испытаний. Большой сдвиг наметился в области технологии обработки структур — процессов литографии и травления. В традиционной фотолитографии используется оптическое экспонирование, проявление и удаление фоторезиста в растворителях и кислотах. Новейшие литографические процессы основываются на рентгеновских и электронно-лучевых системах экспонирования и сухих методах обработки в газовой плазме. Все бо-. лее широко внедряются низкотемпературные методы обработки пластин. Процессы эпитаксии, оксидирования, диффузии — высокотемпературные, они вызывают появление пластической деформа--ции в пластинах, что ведет к изменению размеров элементов и снижению точности изготовления приборов. При размерах элементов менее 3 мкм падение точности становится недопустимым, так как резко падает выход годных приборов. Поэтому термическую обработку структур стремятся заменить воздействием электрических полей, разрядов, ускоренных частиц, проникающей радиации, локального и сверхкратковременного нагрева.

Тенденция к уменьшению размеров элементов ограничена физическими явлениями и законами, на которых основывается действие современных приборов. В табл. 1.1 приведено сопоставление ряда параметров, теоретически достижимых и реально достигнутых к настоящему времени в изготовлении ИМС. Таблица показывает, что современная технология на 2—4 порядка не достигает предельных значений характеристик.

Таблица 1.1

Параметры Достигнутый уровень Теор

страница 2
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87

Скачать книгу "Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем" (3.82Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
tp32-460/2 a-f-a gqqe чертежи и комплектация
Asus UX331UA
дачные поселки по новорижскому шоссе с
спортивные комплексы для дачи в воронеже купить

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(13.12.2017)