химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

ции различных электрорадиоэлементов, в отличив от элементов ИМС могут быть выделены как самостоятельные изделия при испытаниях, приемке, поставке и эксплуатации. Понятия «элемент» и «компонент» отражают конструкционную специфику ИМС и используются при рассмотрении полупроводниковых и гибридных микросхем соответственно.

По функциональному признаку микросхемы подразделяют на аналоговые и цифровые.

Показателем сложности ИМС является степень интеграции, определяемая количеством элементов, входящих в состав микросхемы. ИМС 1-й степени интеграции содержат до 10 элементов, 2-й — до 102, 3-й — до 103 и т.'д, Помимо этого, микросхемы с числом элементов до 10 называют схемами с малой степенью

345

3Y

интеграции, с числом элементов до 100 — со средней степенью интеграции, с числом элементов до 1000 — с высокой степенью интеграции, свыше 1000 — со сверхвысокой степенью интеграции. Одно из направлений дальнейшего повышения степени интеграции— создание больших интегральных схем (БИС), состоящих из нескольких десятков и сотен микросхем, выполненных в одном кристалле полупроводника.

Качественно новым этапом в развитии БИС является объединение в одном кристалле определенного набора функциональных блоков мини- и микроЭВМ, в результате чего в пределах кристалла осуществляются все вычислительные операции, включая запоминание результата. Такими свойствами обладают микропроцессорные ИМС. Микропроцессором называют программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки цифровой информации и управление им, которое построено на основе одной или нескольких БИС.

Полупроводниковые, пленочные и гибридные микросхемы. В полупроводниковых ИМС все элементы и межэлементные соединения выполнены в объеме или на поверхности кристалла полупроводника. Кристаллом или чипом (от англ. chip — кусочек) именуют идентичные части полупроводниковой пластины, получаемые после разделения ее на прямоугольные кусочки. Основой схемы является полупроводниковая, обычно кремниевая, подложка, в которой методами планарно-эпитаксиальной технологии создают диоды и транзисторы. Резисторами служат тонкие диффузионные слои, конденсаторами — р-л-переходы или структуры с выращенным термическим оксидированием диоксидом кремния.

Пленочной называют интегральную микросхему, элементы и межэлементные соединения в которой выполнены в виде пленок, нанесенных на изолирующую подложку. Так как активные пленочные элементы пока не могут конкурировать с полупроводниковыми, то пленочную технологию используют в основном для создания полупроводниковых и гибридных микросхем.

Различают тонкопленочную технологию, заключающуюся в создании с помощью напыления в вакууме, ионно-плазменных процессов, анодного оксидирования проводящих, диэлектрических и резистивных пленок толщиной не более 1 мкм, и толстопленочную технологию, состоящую в нанесении слоев проводящих изолирующих и резистивных паст толщиной 5—25 мкм методом трафаретной печати. Тонкопленочная технология хорошо совмещается с планарной технологией создания полупроводниковых микросхем и широко применяется для изготовления пассивных элементов. Активные элементы создают в полупроводниковой пластине, а пассивные формируют на поверхности защитной пленки Si02 путем нанесения диэлектрических, проводящих и резистивных пленок.

Для изготовления полупроводниковых и тонкопленочных ИМС необходимы трудоемкая разработка топологии и разумные компромиссы в технологических режимах. Менее трудоемко и технологически более просто осуществляется изготовление гибридных

346

ИМС, обозначаемых как ГИС. Гибридные ИМС включают в себя либо полупроводниковые и пленочные ИМС, либо любое сочетание этих схем с дискретными компонентами. Чаще всего при изготовлении ГИС на керамической подложке создают тонкопленочные резисторы, конденсаторы, индуктивности и контактные площадки, на которые напаивают дискретные активные компоненты. Активные компоненты представляют собой бескорпусные транзисторы и диоды. Для изготовления ГИС часто используют толстопленочную технологию.

Цифровые и аналоговые микросхемы. Цифровые ИМС предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной функции. Цифровые ИМС используют в первую очередь для работы в логических устройствах, в частности в ЭВМ. Использование логических схем позволяет различные логические зависимости и решения представить в виде электрических сигналов. В современных цифровых вычислительных машинах информация выражается с помощью двух состояний уровней напряжения и тока: низкое и высокое, что соответствует в двоичной системе символам 0 и 1. Цифровые ИМС представляют собой функциональные блоки, которые выполняют такие функции, как сложение, запоминание и др. Понятие функциональной ИМС вводится для того, чтобы подчеркнуть, что микросхема, содержащая в одном кристалле несколько сотен или тысяч транзисторов, может рассматриваться при проектировании системы как черный ящик. Зная его характеристики и соблюдая некоторые основные правила, микросхему можно применять в качестве основного компонента системы, не вникая в детали ее внутренней структуры. Цифровые микросхемы подразделяют на вентили, счетчики, регистры сдвига, преобразователи данных, таймеры, арифметические устройства, схемы сопряжения и др. Все они относятся к схемам малой и средней степени интеграции. Запоминающие устройства и микропроцессоры относят к цифровым схемам с высокой и сверхвысокой степенью интеграции.

Аналоговые микросхемы предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. Частным случаем аналоговых микросхем являются микросхемы с линейной характеристикой, так называемые линейные ИМС. В группу аналоговых микросхем входят усилительные схемы, компараторы напряжения, стабилизаторы напряжения, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, аналоговые запоминающие устройства, аналоговые ключи, схемы фазовой подстройки частоты, а также схемы для радио, телевидения и другой аппаратуры массового потребления.

§ 16.2. Разработка топологии ИМС

После того как спроектирована ' принципиальная электрическая схема разрабатываемой ИМС, ее необходимо преобразовать в топологическую, определяющую конфигурацию, геометрические раз-

347

меры, размещение активных и пассивных элементов и межэлементных соединений. Характеристики отдельных элементов и рабочие характеристики готовой ИМС определяются точностью задания размеров и технологических допусков, расположением элементов на кристалле и технологией изготовления. Преобразование электрической схемы в топологическую не сводится к простому составлению топологии каждого элемента. Необходимо учитывать взаимосвязи элементов, обусловленные их взаимодействием и паразитными эффектами, связанными с монолитной структурой полупроводниковых ИМС. В результате выполнения топологического проектирования получают конфигураций всех элементов схемы в виде комплекта из послойных чертежей для изготовления соответствующих фотошаблонов, а также таблиц координат всех элементов, необходимых для управления координатографом и микрофотонаборной установкой, обеспечивающей изготовление оригиналов фотошаблонов.

Принципы проектирования топологии. Существует ряд основных принципов, которых следует придерживаться при разработке топологической схемы. Основным критерием является обеспечение минимальной суммарной длины межэлементных соединений, минимума их пересечений и наименьшей площади кристалла. Необходимо помнить, что с увеличением площади, занимаемой микросхемой, даже при неизменной вероятности появления случайных одиночных дефектов резко уменьшается выход годных структур. Как и для любого радиотехнического устройства, характеристики микросхем зависят не только от принципиальной электрической схемы и качества отдельных элементов, но и в значительной степени от взаимного расположения элементов, длины соединительной коммутации, числа пересечений, т. е. от паразитных связей. Поэтому активные и пассивные элементы изолируют друг от друга, например с помощью разделительных р-л-переходов.

Для уменьшения паразитной емкости подложка с электропроводностью р-типа должна обладать наиболее отрицательным потенциалом в схеме. Коллекторные области транзисторов с электропроводностью л-типа, обладающие разными потенциалами, и каждый диод, сформированный на коллекторном р-л-переходе, обязательно изолируют, тогда как л-р-л-транзисторы, работающие в каскаде эмиттерного повторителя, и диоды на эмиттерных переходах допускается размещать в одной изолированной области и совместно с резисторами.

Ряд требований предъявляют к размещению пассивных элементов. Наименее критичны форма и расположение конденсаторов. У резисторов наиболее критична ширина. Необходимо обеспечить согласование между длиной, шириной и поверхностным сопротивлением резистивного слоя. Высокоомные резисторы целесообразно изготовлять в виде параллельных полосок, соединенных на концах проводящими перемычками, что обеспечивает более точное задание номинала. Резисторы, изготовляемые в базовом диффузионном слое, можно располагать в одной изолированной области, имею-

348

щей наиболее высокий положительный потенциал. Так как поверхность резистивного слоя покрыта пленкой диоксида кремния, то пересечение соединительного металла с ним не оказывает на него существенного влияния. Все элементы, в первую очередь резисторы, для которых необходимо обеспечить согласование характеристик и точно выдержать отношение номиналов, должны располагаться как можно ближе друг к другу и иметь одинаковую топологию.

Создание изолированной области под каждой контактной площадкой способствует уменьшению паразитной емкости, так как емкости изолирующего перехода и контакта оказываются включенными последовательно. Для уменьшения паразитного сопротивления шины питания и заземления изготовляют в виде широких и коротких полосок. С целью обеспечения развязки между коллекторными изолирующими областями контакт к кристаллу располагают вблизи мощного транзистора.

Одно из важнейших требований при проектировании топологии состои

страница 82
< 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
надувной экран для проектора
Рекомендуем фирму Ренесанс - лестница в дом с улицы - цена ниже, качество выше!
кресло ch 687
индивидуальные боксы для хранения дмитровское шоссе

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
(10.12.2016)