Yarimo'tkazgichli mikrosxemalarni ishlab chiqarish texnologiyasi

IM ishlab chiqarish texnologiyasi. Mikrosxemalarni ishlab chiqarish usuli

IM ishlab chiqarish texnologiyasi. Mikrosxemalarni ishlab chiqarish usuli
Yarimo'tkazgichli mikrosxemalarni ishlab chiqarish texnologiyasi
Yarimo'tkazgich texnologiyasi turiga qarab (lokalizatsiya va litografiya, vakuumli yotqizish va galvanik cho'kma, epitaksiya, diffuziya, doping va qotish), o'tkazuvchanligi har xil bo'lgan, ular sig'imga, yoki faol qarshilikka yoki har xil yarimo'tkazgichli qurilmalarga teng. Nopokliklarning kontsentratsiyasini o'zgartirib, kristalda ma'lum bir elektr zanjirini takrorlaydigan ko'p qatlamli tuzilishga ega bo'lish mumkin.
Hozirgi vaqtda yarimo'tkazgichlar ishlab chiqarish uchun guruh usullari qo'llaniladi integral mikrosxemalar bir texnologik tsiklga bir necha yuz mikrosxemalar olish imkonini beradi. Eng keng tarqalgan mikrosxemalar elementlari (kondansatörler, rezistorlar, diodlar va tranzistorlar) bir tekislikda yoki substratning bir tomonida joylashganligidan iborat bo'lgan guruhli tekislik usulini oldi.

Yarimo'tkazgichli mikrosxemalarni ishlab chiqarishda ishlatiladigan asosiy texnologik jarayonlarni (termik oksidlanish, litografiya, epitaksiya, diffuziya va ionli doping) ko'rib chiqing.

Guruch. 22. Salbiy (a) va musbat (b) fotorezistlar yordamida tasvirlarni uzatish:
1 - fotoskopning asosi, 2 - fotoskop naqshining shaffof bo'lmagan joylari, 3 - fotorezist qatlami, 4 - substrat
Termal oksidlanish yarimo'tkazgichli qurilmalar ishlab chiqarishda ma'lum bo'lgan odatdagi texnologik jarayonlardan unchalik farq qilmaydi. Silikon yarimo'tkazgichli mikrosxemalar texnologiyasida oksidli qatlamlar keyingi o'tkaziladigan texnologik jarayonlarda yarimo'tkazgichli kristallning alohida elementlarini (elementlar, mikrosxemalar) ajratishga xizmat qiladi.
Litografiya-yarimo'tkazgichli kristallga mikrosxemalar elementlari tasvirini olishning eng ko'p qirrali usuli bo'lib, uch turga bo'linadi: optik, rentgen va elektron.

Yarimo'tkazgichli integral mikrosxemalar ishlab chiqarishda eng ko'p texnologik jarayon optik litografiya yoki fotolitografiya hisoblanadi. Fotolitografiya jarayonining mohiyati niqob orqali ochilganda nurga sezgir qoplamalarda (fotorezistlar) sodir bo'ladigan fotokimyoviy hodisalarni ishlatishga asoslangan. Fig. 22, a salbiy jarayonini ko'rsatadi va rasmda. 22, b - fotorezistlar yordamida tasvirni ijobiy uzatish va rasmda. 23da fotolitografiyaning texnologik jarayonining diagrammasi ko'rsatilgan.

Fotorezit niqobi yordamida fotolitografiyaning butun jarayoni uchta asosiy bosqichdan iborat: substrat yuzasida fotorezistiv qatlam 1, fotorezist kontakt niqobi II va fotoskopdan tasvirni fotorezistiv qatlam III ga o'tkazish.
Fotolitografiya kontaktsiz va kontaktli usullar yordamida amalga oshirilishi mumkin. Kontaktsiz fotolitografiya, kontakt bilan solishtirganda, yuqori darajadagi integratsiyani va fototexnikaga yuqori talablarni beradi.
Mikroto'lqinli modelni fotolitografik usul bilan olish jarayoni tegishli texnologik boshqaruv kartalarida ko'zda tutilgan bir qator nazorat operatsiyalari bilan birga keladi.
Lentografiya rentgen nurlarining to'lqin uzunligi nurga qaraganda qisqaroq bo'lgani uchun yuqori aniqlikdagi (yuqori darajadagi integratsiyalashuv) ruxsat beradi. Biroq, rentgen litografiyasi yanada murakkab texnologik uskunalarni talab qiladi.
Elektron litografiya (elektron-nurli ekspozitsiya) maxsus vakuumli qurilmalarda amalga oshiriladi va yuqori mikrosxemalar namunasini olish imkonini beradi. Litografiyaning bu turi oson avtomatlashtirilgan va ko'p sonli (105 dan ortiq) elementli katta integral mikrosxemalarni ishlab chiqarishda bir qator afzalliklarga ega.
Hozirgi vaqtda yarimo'tkazgich elementlari va mikrosxemalar komponentlari uchta usulda olinadi: epitaksiya, termal diffuziya va ionli doping.
Epitaksiya - bu kristalli substratning yo'naltiruvchi harakatini amalga oshirish orqali buyurtma qilingan kristalli tuzilishga ega bo'lgan qatlamlarning o'sishi jarayonidir. Substratning kristall panjarasini muntazam ravishda davom ettiradigan yangi moddaning yo'naltirilgan ifodalangan qatlamlariga epitaksial qatlamlar deyiladi. Kristall ustidagi epitaksial qatlamlar vakuum ostida o'stiriladi. Yarimo'tkazgichli qatlamlarning epitaksial o'sish jarayonlari yupqa plyonka ishlab chiqarishga o'xshaydi. Epitaksiyani quyidagi bosqichlarga bo'lish mumkin: qatlam moddasining atomlari yoki molekulalarini substrat kristalining yuzasiga etkazib berish va ularning sirt ustida ko'chishi; sirt kristallanish markazlari yaqinida moddaning zarralarini guruhlash va qatlam yadrolari shakllanishining boshlanishi; individual embrionlar birlashguncha va uzluksiz qatlam hosil bo'lguncha o'sishi.
Epitaksial jarayonlar juda xilma -xil bo'lishi mumkin. Amaldagi materialga qarab (yarimo'tkazgichli plastinka va qotishma elementlar), epitaksiyali jarayon yordamida, bir hil (biroz boshqacha) kimyoviy tarkibi elektron-teshikli o'tishlar, shuningdek, har xil turdagi o'tkazuvchanlik qatlamlari o'sishining bir qatlamli va ko'p qatlamli tuzilmalari. Bu usul yordamida murakkab kombinatsiyalarni olish mumkin: yarimo'tkazgich - yarimo'tkazgich; yarimo'tkazgich -
Dielektrik; yarimo'tkazgich - metall.
Hozirgi vaqtda SiO2 - epitaksial -planar texnologiyali kontaktli niqoblar yordamida eng ko'p ishlatiladigan selektiv mahalliy epitaksial o'sish.
Belgilangan epitaksial qatlamlarning parametrlarini olish uchun qalinligi, qarshiligi, nopoklik kontsentratsiyasining qatlam qalinligi bo'yicha taqsimlanishi va nuqsonlarning zichligi kuzatiladi va sozlanadi. Bu qatlam parametrlari p-rc birikmalarining buzilish kuchlanishlari va teskari oqimlarini, tranzistorlarning to'yinganlik qarshiligini, ichki qarshilik va strukturalarning volt-faza xarakteristikalari.
Termal diffuziya - bu moddaning zarrachalarining kontsentratsiyasining pasayishi tomon yo'naltirilgan harakati fenomeni, bu kontsentratsiya gradiyenti bilan belgilanadi.
Termal diffuziya dopantlarni yarimo'tkazgichli plastmassalarga yoki ular ustida o'stirilgan epitaksial qatlamlarga kiritish uchun keng qo'llaniladi, buning uchun qarama -qarshi mikrosxemalar elementlari olinadi. manba material o'tkazuvchanlik turi yoki pastroq bo'lgan elementlar elektr qarshiligi... Birinchi holda, masalan, emitentlar, ikkinchisida kollektorlar olinadi.
Diffuziya, qoida tariqasida, maxsus kvarts ampulalarida 1000-1350 ° S da o'tkaziladi. Diffuziya va diffuzant (ifloslanish) usuli yarimo'tkazgichning xususiyatlariga va diffuzion tuzilmalar parametrlariga qo'yiladigan talablarga qarab tanlanadi. Diffuziya jarayoni dopantlarning uskunalari va chastotasiga yuqori talablar qo'yadi va parametrlar va qalinliklarni takrorlashda yuqori aniqlikdagi qatlamlarni beradi. P-rc birikmasining chuqurligiga, sirt qarshiligiga yoki nopoklikning sirt kontsentratsiyasiga, ifloslanish kontsentratsiyasining diffuzion qatlam chuqurligiga taqsimlanishiga va zichligiga e'tibor berib, diffuzion qatlamlarning xossalari sinchkovlik bilan nazorat qilinadi. diffuzion qatlamdagi nuqsonlar.
Diffuzion qatlamlarning nuqsonlari (eroziya) yuqori kattalashtirilgan (200xgacha) mikroskop yoki elektroradiografiya yordamida tekshiriladi.
Ionik doping ham qabul qilindi keng qo'llanilishi yarimo'tkazgichli qurilmalar ishlab chiqarishda katta ulanish tekisligi, quyosh batareyalari va boshqalar.
Ion doping jarayoni boshlang'ich tomonidan belgilanadi kinetik energiya ionlar yarimo'tkazgichda va ikki bosqichda bajariladi. Birinchidan, yarimo'tkazgichli gofretga ionlar vakuumli in'ektsiya bilan quyiladi, so'ngra tavlanish amalga oshiriladi. yuqori harorat, buning natijasida yarimo'tkazgichning shikastlangan tuzilishi tiklanadi va nopoklik ionlari kristall panjara joylarini egallaydi. Yarimo'tkazgichli elementlarni olish usuli har xil mikroto'lqinli konstruktsiyalarni ishlab chiqarishda eng istiqbolli hisoblanadi.
Yarimo'tkazgichli mikrosxemalarni olishning asosiy texnologik bosqichlari rasmda ko'rsatilgan. 24. Mikrosxemada elementlarni olishning eng keng tarqalgan usuli (mikrosxemalar kesimlarini ajratish) - kristall yuzasini (substratni) issiqlik bilan ishlov berish natijasida olingan oksidli plyonka bilan izolyatsiyalash.
Silikon gofret 1 substratida izolyatsion p-gc birikmalarini olish uchun u bir necha soat davomida 1000-1200 ° S gacha bo'lgan oksidlovchi muhitda qayta ishlanadi. . Oksidli plyonkaning qalinligi 3 mikronning o'ndan bir qismiga teng. Bu plyonka boshqa moddaning atomlarining kristallga chuqur kirishiga to'sqinlik qiladi. Ammo, agar siz plyonkani ma'lum joylarda kristall yuzasidan olib tashlasangiz, unda diffuziya yoki yuqorida muhokama qilingan boshqa usullardan foydalanib, kremniyning epitaksial qatlamiga iflosliklarni kiritish mumkin va shu bilan har xil o'tkazuvchanlik maydonlari paydo bo'ladi. Substratda oksidli plyonka olgandan so'ng, substratga fotosensitiv qatlam - fotorezist 4 qo'llaniladi, so'ngra bu qatlam mikrosxemalar topologiyasiga muvofiq undagi fotoskop 5 ning naqshini olish uchun ishlatiladi.
Rasmni fotoskopdan silikon gofretning oksidlangan yuzasiga fotorezist qatlami bilan o'tkazish ko'pincha fotografiya va ta'sir qilish - ultrabinafsha nurlar yoki rentgen nurlari yordamida amalga oshiriladi. Keyin ochiq naqshli substrat ishlab chiqiladi. Yoritilgan joylar kislotada eriydi, kremniy oksidi sirtini ochadi. Ochilmagan joylar kristallanadi va erimaydigan maydonlarga aylanadi. 7. Olingan izolyatsion birikmalarning bo'rtma naqshli substratini yuving va quriting. Kremniy oksidi himoyalanmagan joylarini qazib olgandan keyin himoya qatlami fotorezist kimyoviy usulda olib tashlanadi. Shunday qilib, "derazalar" substratda olinadi. O'chirish sxemasini olishning bu usuli musbat deb ataladi.

Guruch. 24. Yarimo'tkazgichli mikrosxemalarni olishning asosiy texnologik bosqichlari
Substratning 6 ta ochiq joylari orqali diffuziya usuli bilan bor yoki fosfor atomlarining aralashmalari kiritiladi, ular izolyatsion to'siqni hosil qiladi 8. Substratning bir -biridan ikkilamchi diffuziya, qazish, o'sish usuli bilan ajratilgan maydonlarida. yoki boshqa usul, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan va o'tkazuvchi plyonkalarning 9 faol va passiv elementlari olinadi.
Yarimo'tkazgichli integral mikrosxemalarni olish texnologiyasi 15-20, ba'zan esa ko'proq operatsiyalardan iborat. Keyin
Barcha kontaktlarning zanglashiga olib keluvchi komponentlari olinadi va oksidli plyonka komponentlar o'tkazgichlari joylashadigan joylardan kesiladi, yarimo'tkazgichlar pallasi alyuminiy plyonka bilan galvanik cho'kma bilan qoplangan. Fotolitografiya yordamida, so'ngra gravitatsiyadan so'ng, kontaktlarning zanglashiga olib keladi.


18 ..
В аптеках нашлось средство, усиливающие зрение в 35 раз! Им оказался обычный...