химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

емени. Значения Rs и ТКР в сильной степени зависят от метода нанесения пленки, режима ее обработки и других технологических факторов. Удельное сопротивление пленки зависит от ее структуры и состава, которые изменяются при напылении и термообработке. При малых толщинах пленки ее свойства зависят от характера микронеровностей поверхности подложки. Могут наблюдаться нарушения непрерывности структуры пленки, что вызывает нестабильность сопротивления. Поэтому целесообразно использовать пленки такой толщины, при которой существенно сказываются ее объемные свойства. Металлические пленки толщиной около 1 нм независимо от природы металла имеют большое удельное сопротивление, которое экспоненциально уменьшается с увеличением толщины. Пленки таких толщин имеют нестабильные характеристики и практически не применяются. Для получения заведомо сплошных пленок необходимо, чтобы их толщины были не менее 0,1 мкм. Пленки тугоплавких металлов обладают более стабильными характеристиками и могут быть тонкими. Проводимость металлических пленок таких толщин высока, поэтому для резисторов используют не чистые металлы, а сплавы, сопротивление которых во много раз выше, например те, что представлены в табл. 11.7. Эти материалы

256

позволяют получать поверхностные сопротивления в пределах 10—104 Ом/П. На практике применяют Rs= 100-^300 Ом/П. Разброс номиналов резисторов во многом зависит от точности изготовления микронзображения при фотолитографии, где для обычных микросхем абсолютная погрешность составляет ~5 мкм. Желаемая точность часто обусловливает размеры элементов. Если номинал R = 90 кОм сделан при Ps=300 Ом/D, то нужно 300 квадратов. Если требуется точность 5%, то ширина линии не может быть сделана меньше 100 мкм, т. е. длина резистора будет 3 см, а площадь зигзагообразного резистора примерно равна удвоенной площади резистивного элемента, т. е. 0,06 см2. При точности 20% ширина линии может быть около 25 мкм, длина резистора — около 7,5 мм, а площадь — около 3,75· Ю-3 см2. Если необходимо получить резистор с высокой точностью— 1%, то номинал подгоняют путем анодирования или микрофрезерования. На рис. 11.9, ? показан способ подгонки сопротивлений пленочных резисторов путем прорезания алмазным резцом или лучом лазера участка с расширенной поверхностью. На рис. 11.9,6 показан более грубый, но более доступный способ подгонки—¦ путем последовательного удаления шунтирующих перемычек проводников и подключения дополнительных резистивных участков. Оба способа ведут к увеличению сопротивления резистора.

Рис. 11.9. Способы подгоики номиналов резисторов:

а — уменьшение ширины: б — увеличение длины

Таблица 11.7

Наименование

Состав

rs, Ом/D

tkr ¦ 10». ?-'

Нихром

Нитрид тантала Керметы

Металлосилициды

Nu + Ci-l-x

TaN Crx+(SiO), Cr.^ + Sii-*

10—400 50—500 300—104 102—104

50—500

100

100 50—250

Температурные характеристики пленочных резисторов зависят от толщины. Толстые пленки имеют положительный ТКР, как и у объемных материалов. Тонкие пленки имеют тенденцию к отрицательному ТКЯ. Если Ps<100 Ом/П, то ТКР= (0ч-200) · КИК-1, если Rs>250 Ом/П, то TKR= (—300^0) · Ш^К"1. Отрицательный ??\/?, имеющий место у тонких пленок, обычно обусловлен присутствием в пленке полупроводящих оксидов или туннелированием электронов между гранулами и границами зерен вещества.

Тонкопленочные конденсаторы. На рис. 11.10 приведена структура тонкопленочного конденсатора. При его изготовлении ис-

9-210 257

•у у у 'у 'у у; " -"·"

4Si02 Si ?-типа-

пользуют три напылительных процесса для получения металлических обкладок и диэлектрической пленки. Удельная емкость С (Ф/см2) плоского конденсатора

С=8,86.10-14г//г,

где ? — диэлектрическая проницаемость; h — толщина слоя диэлектрика, см.

Точность обеспечения номинала тонкопленочного конденсатора определяется точностью, с которой может быть сформирован

диэлектрический слой, и точностью Ы ¦ SiO задания конфигурации. Управление

1 /\ \ J толщиной и диэлектрической прони-

цаемостью— достаточно сложная задача: допуск по ним составляет ±15% и допуск на номинал равен ±20°/о- Ошибка за счет маски существенна при С<100 пФ, поэтому на такие конденсаторы допуск задается до ±30%· Удельные емкости лежат

Рис- ПЛ0-< »JEKZpa тонкопле" в пределах 2-40-1 (И пФ/см2, что ночного конденсатора и « '

практически достаточно. Конденсатор в 104 пФ имеет размер 2,5Х Х2 5мм. ТКС обычно положителен и близок к значению 250Х

xib-6 к-1.

Основное различие между дискретными и тонкопленочными конденсаторами заключается в значении тангенса угла диэлектрических потерь. Потери в тонкопленочных конденсаторах почти полностью определяются последовательным сопротивлением обкладок конденсатора — от нескольких ом при большой емкости до нескольких сотен ом при малой. Поэтому получить малые значения потерь достаточно сложно.

Напряжение пробоя ограничивается 10—20 В, в лучшем случае оно может доходить до 100 В. Электрическая прочность пленок ослаблена вследствие наличия сквозных пор и других дефектов. Поэтому диэлектрические пленки толщиной менее 15 нм непригодны для конденсаторов, а линейная зависимость емкости и пробивного напряжения от толщины пленки справедлива при толщинах свыше 0,1 мкм.

Основным элементом пленочного конденсатора, определяющим его параметры и свойства, является диэлектрик. Наиболее часто для тонкопленочных конденсаторов в качестве диэлектрика используют монооксид кремния SiO. Температура плавления SiO составляет 2300°С. Испарение ведут из цилиндрического испарителя с отражателем, препятствующим пролету макрочастиц, ухудшающих однородность пленки. Оптимальная температура испарения близка к 1250°С, т. е. оксид кремния сублимируется — испаряется из твердой фазы со скоростью около 1 нм/с. Некоторое распространение получили конденсаторы на основе халькогенид-ных стекол. Температура испарения этих материалов невелика

258

(400—700°С), а диэлектрическая проницаемость для трехсерни-стоп сурьмы достигает 20.

Оксиды ряда металлов (Та, Ti, Nb, Zr, А1 и др.) получают анодным окислением. Наиболее употребительны пленки пентаокси-да тантала Таг05. Вначале на подложку осаждают пленку тантала, а затем, получив с помощью фотолитографии нужную кон-

-1 I----?

а) 5)

Рис. 11.11. Корректировка номиналов конденсаторов для уменьшения (а) и увеличения (б) емкости

фигурацию элементов, производят оксидирование. Конденсаторы на основе анодированного алюминия, несмотря на небольшую диэлектрическую проницаемость (8—9), отличаются высокой воспроизводимостью и простотой изготовления пленок алюминия и стабильностью пленок оксида алюминия. Высокая проводимость алюминиевых обкладок позволяет создавать высокочастотные конденсаторы. Алюминиевые обкладки используют и в других типах конденсаторов со многими диэлектриками.

Для обеспечения максимальной добротности тонкопленочных конденсаторов длину выводов от обкладок необходимо сокращать до минимума, а толщину увеличивать, чтобы их сопротивление было минимальным. При изготовлении прецизионных конденсаторов производят корректировку номинала с помощью секционирования — введения дополнительных участков на верхней обкладке конденсатора (рис. 11.11, а). Отсоединение дополнительной секции уменьшает емкость и позволяет достигнуть желаемого номинала. Отсоединение осуществляют скрайбированием алмазным резцом либо выжиганием электронным или лазерным лучом. Для увеличения емкости используют несколько не связанных между собой секций (рис. 11.11, б), которые подсоединяют параллельно друг другу. Характеристики пленочных конденсаторов с рядом диэлектриков и обкладками из алюминия приведены в табл. 11.8.

Пассивные элементы СВЧ ИМС. Интегральные схемы СВЧ-диапазона изготовляют в гибридном исполнении на диэлектрических подложках из сапфира или алунда, на которых формируют пассивные элементы. ГИС СВЧ-диапазона охватывают область частот 1 — 15 ГГц и могут быть с распределенными и сосредоточенными параметрами. В схемах с распределенными параметрами

Таблица 11.8

Характеристика SiO SbsSs Ta,Oj

С, пФ/см2 0,1—2,0· ??4 1—2· ??4 0,1—2·10?>

ткс-ю6, к-1 60—500 200—300

? 5—6 18—21

tgft 0,002—0,02 0,004—0,01 0,01

?????-??-6, В/см 2—5 0,2—1 1 — 1,5

(Vpaa, В 15 4 10

широкое распространение получили микрополосковые линии передачи, показанные на рис. 11.12, а. Электрическое поле в микро-полосковой линии сосредоточено в основном в диэлектрической подложке с высоким значением ?. Менее распространенные конструкции линий передачи — щелевая (рис. 11.12, б), копланарная (рис. 11.12, в) и копланарно-полосковая (рис. 11.12, г). Для соз-

?) ?) ?)

Рис. 11.12. Типы волноводов, применяемых в СВЧ ИМС:

а — микрополосковый; б — щелевой; в — копланарный; г — копланарно-полоскор

дания микросхем с сосредоточенными параметрами необходимо, чтобы линейные размеры элементов были меньше длины волны в линии передачи. Этому условию сосредоточенные элементы отвечают на частотах до 20 ГГц. При более высоких частотах преобладают распределенные элементы, так как вследствие паразитных связей через тонкую подложку сосредоточенные элементы оказываются неразличимыми для СВЧ-сигналов.

При изготовлении сосредоточенных элементов СВЧ ИМС получили распространение планарные конденсаторы, индуктивности и нагрузочные резисторы. Некоторые структуры планарных конденсаторов, используемых в ГИС СВЧ, показаны на рис. 11.13. В структурах, представленных на рис. 11.13, а, б, в не используется диэлектрическая пленка; они обладают низкой емкостью (менее 1 пФ) и их применяют в схемах с высоким импедансом. В структурах, представленных на рис. 11.13, г, д, используется диэлектрическая пленка; их применяют для любых СВЧ-схем с низким импедансом и их емкость составляет 10—30 пФ.

Различные конфигурации планарных индуктивностей показаны на рис. 11.14. Кроме участка линии с высоким импедансом все конфигурации тонкопленочных индуктивностей позволяют получить высокие значения индуктивности на

страница 61
< 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
Продажа домов в поселках среднего формата на Новой Риге
анакондз москва
Шкаф 2080 Dolfi
наклейки на номера от камер гибдд отзывы

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
(25.02.2017)