A modern félvezető IC-k gyártási folyamata nagyon összetett. Csak speciális, mikroklímával rendelkező helyiségekben végezzük precíziós berendezéssel. Jelenleg többféle technológiai eljárást alkalmaznak a bipoláris tranzisztorokon alapuló félvezető IC-k létrehozására, amelyek főként az egyes elemek közötti szigetelés létrehozásának módszereiben térnek el egymástól. A félvezető chipek gyártásának fő technológiai műveletei hat szakaszra oszthatók.

1. A bugák előkészítése lemezekre vágáshoz. Kezdetben szilícium tuskót termesztenek, majd ezt az öntvényt előkészítik az ostyákra való vágáshoz - levágják a mag- és farokrészeket, és eltávolítják a tömb azon elektrofizikai paramétereit, amelyek nem felelnek meg a megállapított szabványoknak vagy elfogadhatatlan követelményeknek. Kalibráció A tuskó generatrix felülete mentén végzett köszörüléssel (hengeres köszörülés) történik köszörűkoronggal. A kalibrálás után a tuskó végeit úgy köszörüljük, hogy azok szigorúan merőlegesek legyenek a tusa geometriai tengelyére, majd a mechanikailag sérült réteg és szennyeződések eltávolítására a tuskót maratjuk. . Ellenőrzés krisztallográfiai tájolás a tuskó végét és az alapvágást röntgen-, ill optikai módszerek. Alap és kiegészítő szeletek amelyet úgy kapunk, hogy a tuskót a generatrix mentén gyémántkoronggal csiszoljuk felületi csiszológépen. A szakaszok előállításához a tuskót megfelelően rögzítik egy speciális bilincsbe. Az alapvágás után a tuskót a bilincsben letekerjük, a segédvágást rögzítjük és köszörüljük. A vágások köszörülése után a tuskót maratják.

2. A bugák lemezekre vágása. A tuskóvágás fontos művelet az ostyagyártás során, és meghatározza a felület orientációját, vastagságát, az oldalak síkságát és párhuzamosságát, valamint az elhajlást.

A szilícium tömbök ostyára vágásának fő módszere a gyémántot tartalmazó belső vágóélű koronggal történő vágás. A vágott lemezeket a gépek kialakításától függően vákuumlehúzó szállítja át, vagy a tüskén marad. Vágás után a lemezeket megtisztítják a ragasztóktól, kenőanyagoktól és porrészecskéktől.

A belső vágóéllel rendelkező tárcsával történő vágás előnyei: nagy sebesség vágás (40 mm/percig); jó minőségű felületkezelés (8. érdesség osztály); kis eltérés a lemezvastagságban (±20 µm); kis anyaghulladék.

A belső vágóélű tárcsával történő vágás hátrányai: a gyémánttárcsa beszerelésének nehézsége, feszítése és igazítása, a feldolgozás minőségének és pontosságának függése a szerszám pontosságától és minőségétől.

Ez a módszer a többi módszerhez képest jobb ostyaminőséget és nagyobb folyamattermelékenységet biztosít.

3.Szilícium lapkák őrlése. A köszörülés a munkadarabok felületének merevlemezeken - öntöttvasból, acélból, sárgarézből, üvegből és egyéb anyagokból készült csiszolókorongok - szerszámokkal - csiszolókorongok és csiszolófelfüggesztés (szabad csiszolóanyaggal történő feldolgozás) vagy gyémánt csiszolókorongok segítségével történő megmunkálási folyamata. (megmunkálás ragasztott csiszolóanyaggal).

Kétoldalas szabadon úszó csiszolási eljárás speciális gépeken hajtják végre. Csiszolás előtt a lemezeket vastagság szerint válogatják. Ellenőrzik a csiszolókorongok munkafelületének nem síkságát, és szükség esetén egyengetést - köszörülést végeznek gyűrűs körökkel. Ezután a csiszolókorongokat megtisztítják a portól és egyéb szennyeződésektől, vízzel mossák és glicerinnel kenik. Az alsó daráló felületére fogazott gyűrűs elválasztókat szerelnek fel, amelyeknek speciális vastagsági tűrésekkel kell rendelkezniük, és a vastagságnak valamivel kisebbnek kell lennie, mint a köszörülés után szükséges lemezvastagság. A kezelendő felületek az elválasztók nyílásaiba kerülnek.

Forgatáskor a felső csiszolólap szabadon rögzíthető a lemezek felületére. A daráló mozgását a lámpás kerekeken keresztül továbbítják az elválasztókhoz. Az elválasztók által elhordott lemezek összetett mozgást végeznek a köszörűkorongok között, ami biztosítja a köszörűkorongok egyenletes megmunkálását és kopását.

A kétoldalas őrléshez M14 és M5 közötti szemcseméretű zöld szilícium-karbid vagy fehér elektrokorund mikroporok vizes és glicerines szuszpenzióit használják.

Ez a módszer termelékenyebb, nagy pontosságú felületkezelést biztosít, és nem igényel lemezragasztást.

4. Letörés. A lemezek oldalfelületeiről a letörések eltávolíthatók csiszoló feldolgozás vagy speciális kazettába gyűjtött nyersdarabok vegyi maratásával. Leggyakrabban a letöréseket speciális gépen egy profilos gyémántkoronggal való köszörüléssel távolítják el.

5.A lemezek polírozása. A polírozás biztosítja a lemezek felületén a mikroegyenetlenségek minimalizálását és a sérült réteg legkisebb vastagságát. Puha felületű polírozó párnákon (velúrral, filccel, kambriccsal, velúrral bevont körök) történik gyémántpaszta és felfüggesztés segítségével.

A polírozás több lépcsőben történik, fokozatosan csökkentve a csiszolóanyag szemcseméretét és keménységét, és az utolsó szakaszban teljesen megszűnik a feldolgozandó anyag koptató hatása. A nem koptató hatás utolsó szakasza lehetővé teszi a mechanikailag sérült réteg teljes eltávolítását a lemez felületéről.

Számos polírozási módszer létezik:

· Mechanikai (előzetes és közbenső) polírozás. 3-1 mikron szemcseméretű gyémánt szuszpenziókkal és pasztákkal végzik. A mechanikus polírozás lényegét tekintve nem különbözik a csiszolástól, a különbség csak a felhasznált csiszolóanyagokban, azok szemcseméretében, a polírozópárna anyagában és a megmunkálási módban rejlik. Ha gyémánt szuszpenziókat és pasztákat használnak a polírozáshoz, a lemezek felületén vékony nyomhálózat ("gyémánt háttér") képződik, amely a gyémántszemcsék éles vágóéleinek hatására jön létre. A „gyémánt háttér” eltávolítása és a felületi érdesség csökkentése érdekében néha mechanikus polírozást végeznek lágyabb csiszolóanyagokkal.

· A finommechanikai polírozást alumínium-, szilícium-, króm-, cirkónium-oxid és egyéb, 1 mikronnál kisebb szemcseméretű lágy polírozó keverékekkel végezzük halomanyagból készült polírozó párnák segítségével, amelyekbe mikron alatti porszemcséket lehet betemetni. Ez csökkenti a szemcsék munkafelületét és javítja a lemezek felületi minőségét.

· Kémiai-mechanikus polírozás. Abban különbözik, hogy a szokásos koptató hatás mellett a felületet vegyi hatás éri. A polírozó kompozíciókat - szuszpenziókat, szolokat, géleket szilícium-oxidok (Aerosil), cirkónium, alumínium szubmikron porából - alkáli alapján állítják elő.

A mechanikus polírozást választjuk, amit ACM3 porból készült gyémánt szuszpenzióval, egyoldalasan végzünk, a polírozó párna forgási sebessége legfeljebb 30...40 ford/perc. ASM1 porra váltva csökkentjük a polírozópárna forgási sebességét és növeljük a lemez terhelését. Polírozás után a lemezt alaposan le kell mosni szappanos oldatban.

6. Fizikai tisztítás. A későbbi műveleteknél nagyon fontos a felület tisztasága. Ezért az indítás előtt, valamint a technológiai ciklus során többször is, tisztítás, idegen anyagok eltávolítása mosással, feloldással stb. Az ostya- és hordozótisztítási eljárásokat úgy tervezték, hogy eltávolítsák a szennyeződéseket a technológiailag tiszta felületnek megfelelő szintre. A legfontosabb a felület tisztítása mechanikai kezelés után, termikus eljárások előtt, valamint különféle bevonatok, fóliák, rétegek felhordása előtt. Tisztításkor először el kell távolítani a felületről a molekuláris szerves és kémiailag kötött szennyeződéseket, majd a maradék ionos és atomi szennyeződéseket. A fizikai folyékony tisztítás során a felület által adszorbeált szennyeződések deszorpciója összetételük megváltoztatása nélkül történik, pl. kémiai reakciók nélkül, egyszerű oldással. Mivel lehetséges a felület fordított szennyeződése a tisztítandó folyadéktól, ezért a folyamatos megújulás (frissítés) elvét kell követni.

Zsírtalanítás (mosás) szerves oldószerekben (toluol, szén-tetraklorid, diklór-etán, alkoholok: etil, metil, izopropil stb.) a lemezek (szubsztrátok) felületéről állati és növényi eredetű zsírok, ásványi olajok, kenőanyagok, viasz, paraffin, ill. egyéb szerves és mechanikai kapcsolatok.

Merítési zsírtalanítás speciális zárt berendezésekben hajtják végre, két-négy fürdővel, amelyek egy blokkba vannak hegesztve, növekvő folyadékszinttel. A zsírtalanítási folyamat szabályozott paraméterei adott számú lemezhez és egy adott oldószer adott részéhez és a feldolgozási időhöz.

Zsírtalanítás oldószer gőzökben rosszul oldódó, magas olvadáspontú szennyeződések eltávolítására szolgál. Gőzben történő feldolgozáshoz használják izopropil-alkohol, freonok, klórozott szénhidrogének. Ennek a módszernek a hátrányai: az oldószerek előzetes tisztításának szükségessége; a létesítmények zárt munkakamráinak létrehozásának szükségessége; magas oldószerfogyasztás.

Ultrahangos zsírtalanítás speciális fürdőkben végzik, amelyek alja és falai ultrahang frekvencián rezegnek. Ez a módszer sokkal nagyobb termelékenységet biztosít, és nemcsak a zsírtalanítás, hanem más folyadékfeldolgozási műveletek minőségét is javítja.

7. Mosás vízzel poláris oldószerek zsírtalanítás utáni tisztítására, maratószer-maradványoktól, folyasztószerektől, savaktól, lúgoktól, sóktól és egyéb vegyületektől. Akárcsak a szerves oldószereknél, a vízben történő mosásnál a szennyeződések feloldódása, vagy a porszemcsék, szöszök és egyéb részecskék mechanikai lemosása is jár. A mosást 50 ... 60 °C-ra melegített ionmentesített vízben végezzük.

8. Vegyi tisztítás. Ez a fajta kezelés magában foglalja a szennyeződések vagy a tisztítandó tárgy felületi rétegének kémiai reakciók eredményeként történő megsemmisítését.

Jó eredményeket biztosít Szilícium ülep „Karo” oldatban . Ezt a módszert alkalmazzuk ebben a kurzusprojektben – Karo keverékkel való tisztítást, majd egy „puhább” keveréket.

tisztítás ammónia-peroxid oldatban. A Karo keverék klasszikus összetétele a szilícium és szilícium-oxid felületének vegyi tisztítására, a komponensek térfogataránya belül

H 2SO 4: H 2O 2 = 3:1

Ebben a keverékben a kémiai tisztítást T = 90 -150 o C-on végezzük. A Caro keverék lehetővé teszi a félvezető lapka felületének megtisztítását a szerves szennyeződésektől és részben az ionos és atomi szennyeződésektől. A Caro sav stabil savas környezetben, és nagyon erős oxidálószer. Ez a keverék képes megtisztítani a szilícium lapka felületét a nem fémes szennyeződésektől.

9. Epitaxia. Az epitaxia az egykristály rétegek egykristályos szubsztrátumokon történő növesztésének folyamata. Az epitaxiális növekedési folyamat során az egykristályos szubsztrátok egy olyan háttér orientáló szerepét töltik be, amelyen a kristályosodás megtörténik. A fő jellemzője, hogy a félvezető ostyától eltérő vezetőképességű vagy szennyezőanyag-koncentrációjú rétegek és lokális területek új képződményeket jelentenek az eredeti felület felett. A növekedési folyamat során az epitaxiális rétegeket adalékolják, azaz. donor vagy akceptor szennyeződések kerülnek beléjük. További különlegesség, hogy lehetővé válik nagy ellenállású félvezető rétegek előállítása kis ellenállású lapkákon.

A folyékony fázisú epitaxia során a növekvő réteg atomjait egy olvadékból vagy oldatból egy szubsztrátumra rakják le, amelyből a megfelelő réteget ki kell növeszteni. A második típusú epitaxia - a gőz-gáz fázisból -, amelyet ebben a technológiában használnak, a gáz és a lemez kölcsönhatásán alapul. Itt a fontos folyamatparaméterek a gázáram és a lemez hőmérséklete. Használhat szilícium-tetraklorid SiCl 4-et vagy szilán SiH 4-et.

Klorid módszer szilícium-tetraklorid gőzének tiszta hidrogénnel való kémiai kölcsönhatásán alapul, T = 1200 o C-on:

SiCl 4 (gáz) + 2H 2 (gáz) = Si (szilárd) + 4HCl (gáz)

Az epitaxiális réteg növekedési sebessége korlátozható akár tömegtranszfer folyamatokkal, pl. a hordozó felületére juttatott reagensmolekulák vagy a hordozóról diffúzióval eltávolított kémiai reakciók termékei, vagy a kémiai reakciók sebessége. A fő hátrány a magas folyamathőmérséklet, ami a szennyeződések diffúziójához vezet a lemezekről a növekvő rétegbe, valamint az önadagoláshoz. Ezenkívül a tetraklorid redukciós reakció reverzibilitása nagy pontosságot igényel a réteglerakódási rendszer fenntartásában.

Szilán módszer irreverzibilis reakció alkalmazása alapján

szilán hőbomlása:

SiH 4 ------------->Siv+2H 2^

Az epitaxiális rétegek szilán módszerrel történő növesztésére szolgáló telepítés tervezési szempontból közel áll a kloridos módszernél alkalmazott telepítéshez, és a monoszilánnal végzett munka során elővigyázatosságból a levegő és a nedvesség nyomainak kiszivattyúzására szolgáló rendszerrel van felszerelve. Tökéletes egykristályos rétegeket kapunk 1000 ... 1050 ° C-os monoszilán bomlási hőmérsékleten, ami 200 ... 150 ° C-kal alacsonyabb, mint a szilícium-tetraklorid redukciója során. Ez csökkenti a nem kívánt diffúziót és önadalékolást, lehetővé téve élesebb átmeneti határvonalakkal rendelkező epitaxiális struktúrák előállítását. A réteg növekedési sebessége nagyobb, mint a szilícium-tetraklorid redukciója során.

Ennek a módszernek az a hátránya, hogy a monoszilán öngyulladó és robbanásveszélyes, ezért különleges óvintézkedéseket igényel. Szilán toxicitás.

Ebben a kurzusprojektben SiCl 4-et fogunk használni. mert Ezzel a gázzal lehetséges olyan egykristályos szilíciumrétegeket növeszteni, amelyek felületi károsodás nélkül fenntartják a szilícium hordozó kristályos orientációját.

Az epitaxiális növekedési folyamat egy epitaxiális reaktorban megy végbe.

10.Oxidáció. Oxidáció többféle módon is végrehajtható, például anódos oxidációval, oxidréteg katódos leválasztásával vagy szilícium termikus oxidációjával. A termikus oxidáció a többi magas hőmérsékletű folyamathoz hasonlóan szigorú követelményeket támaszt az eredeti szilícium tömbökkel szemben (nem kívánatos az oxigén- és széntartalom), az ostyák gyártási és tisztítási folyamatainak minőségével szemben. A szilícium oxidációját kíséri: oxigén diffúziója a szilícium-dioxid réteg alatt; 1...2 µm vastag felületi réteg oxigénnel való dúsítása az oldhatósági határ felett a szilíciumrács feszített állapota miatt; oxigén kölcsönhatása az eredeti lemez hibáival és további diszlokációk és halmozási hibák keletkezése. A diffundáló fémek nátrium, réz, vas stb. szennyeződései gyorsan felhalmozódnak a hibákon. Mivel ebben a vékony rétegben keletkeznek az IC elemek, mindez az elektromos paramétereik romlásához vezet. A szilícium felületi rétegében az oxigénkoncentrációt a szilícium lapkák nitrogénatmoszférában, 1000 ... 1100 °C-on történő lágyításával csökkentik. A termikus oxidációs folyamat javítására irányuló módszerek keresése a szilícium termikus oxidációjának módszerének módosításához vezetett.

A legelterjedtebb módszer a SiO filmek szilíciumlapkákra történő felhordása a szilícium légköri nyomáson történő termikus oxidációjával vízszintes hengeres kvarcreaktorokban. Az oxidációs hőmérséklet 800...1200 o C tartományban van, és ± 1 o C pontossággal tartjuk fenn az egyenletes rétegvastagság biztosítása érdekében. A kombinált oxidációt úgy végezzük, mint a száraz oxigénben, mert ebben az esetben a SiO 2 filmek kiváló minőségűek, annak ellenére, hogy az oxidációs sebesség ilyen körülmények között alacsony, és nedves oxigénben (minden pontosan az ellenkezője történik).

Fő reakciók:

1. száraz oxidáció tiszta oxigén atmoszférában:

Si(tv) > SiO 2 (tv)

2. nedves oxidáció oxigén és vízgőz keverékében:

Si(tv) + 2H 2 O > SiO 2 (tv) + H 2

Az oxidáció sebességét az oxidálószer leglassabb diffúziós penetrációja határozza meg a növekvő filmen keresztül a SiO 2 >Si határfelületig. A diffúziós együtthatók nagymértékben függenek a hőmérséklettől. Alacsony hőmérsékleten a diffúziós együtthatók és ennek következtében a film növekedési sebessége alacsony. A növekedési sebesség növelhető a berendezés reakciókamrájában lévő nyomás növelésével vagy a folyamat hőmérsékletének növelésével.

11.Fényképészet. A fotolitográfiai eljárás lényege a következő. Fényérzékeny fotoreziszteket alkalmaznak a hordozó felületére, és sugárzásnak teszik ki. Az átlátszó és átlátszatlan mezőkkel rendelkező speciális üvegmaszk (fotomaszk) használata a fotoreziszt lokális hatásához, következésképpen tulajdonságainak lokális megváltozásához vezet. Bizonyos vegyi anyagoknak való utólagos expozíció esetén a fotoreziszt fólia egyes részeit eltávolítják a hordozóról, megvilágítják és nem világítják meg, a fotoreziszt típusától (kifejlődésétől) függően. Így a fotomaszk mintáját megismétlő mintázatú védőmaszk egy fotoreziszt filmből készül.

A sugárzás hatására végbemenő fotokémiai folyamatok mechanizmusától függően a kitett területek oldhatósága növekedhet vagy csökkenhet. Ennek megfelelően a fotorezisztek pozitívak vagy negatívak. A pozitív fotoreziszt film sugárzás hatására instabillá válik, és az előhívás során feloldódik, a negatív fotoreziszt film viszont sugárzás hatására oldhatatlanná válik, míg a meg nem világított részek feloldódnak az előhívás során.

A fotorezisztek tulajdonságait számos paraméter határozza meg:

Sugárzásra való érzékenység

Van viszont néhány érzékenységi kritérium: a helyi területek magas védelmi tulajdonságai.

· A fotoreziszt felbontása.

Savállóság (a fotorezisztek ellenállása agresszív maratószerekkel szemben)

A fotolitográfia technológiai folyamata a következő sorrendben történik:

1. Az aljzat felületének tisztítása;

2. Fotoreziszt (FP-330) felvitele és centrifugálással a teljes felületen eloszlatva;

3. A fotoreziszt szárítása (15 perc T = 20 o C-on).

4. A fotómaszk és a hordozó kombinálása:

5. Expozíció - megvilágítás fotomaszkon keresztül UV sugárzással, t = 1h2s;

6. Fejlesztés: vegyszeres kezelés speciális előhívóban;

7. A maradék fotoreziszt végső polimerizációjához cserzést végzünk: hőkezelés T = 120 o C-on, t = 20 perc;

8. Szilícium-oxid maratás vizes oldat hidrogén-fluorsav, jobb a hidrogén-fluorid-sók pufferadalékait használni;

9. A fotorezisztet lúgos közegben távolítják el.

10. A szilícium lapka ionmentesített vízben történő mosása ultrahanggal és szárítás T = 120 o C-on.

A fotómaszkok készítésére főként két módszert alkalmaznak. Az első módszer optikai és precíziós mechanikai eljárások kombinációján alapul. A módszer lényege az elsődleges eredeti (200...500-szorosra nagyított rajz) gépi kivágása, a rajz méretének ezt követő fényképes kicsinyítése és animációja. A második módszernél - fotonobor - a teljes topológiai mintázatot alkotóelemeinek alakjától függően különböző területű és eltérő oldalarányú téglalapokra osztják. Ezeket a téglalapokat egymás után fényképezõlapra fényképezzük, ahol végül egy közbülsõ fotómaszk keletkezik, tízszeres dizájnnal a megadotthoz képest.

Ebben a kurzusprojektben pozitív fotorezisztet fogunk használni, pl. a fény tönkreteszi a polimerláncokat: a megvilágított területek feloldódnak. A pozitív fotorezisztek élesebb határokat biztosítanak az oldott (kifejlett) területeken, mint a negatívak, pl. nagyobb felbontásúak, de kisebb az érzékenységük és hosszabb expozíciós időt igényelnek. A fotómaszk egy üveglap lesz, melynek egyik oldalára vékony, átlátszatlan Cr filmet visznek fel. Néhány csepp fotoreziszt oldatot kell felvinni

a szilícium ostya oxidált felületére, majd centrifugával vékony (kb. 1 µm) rétegre kenjük és szárítjuk.

Létezik kontakt fotolitográfia, amelyben a fotomaszk felvitt fotoreziszttel szorosan illeszkedik az aljzat felületéhez, és érintésmentes.

A mikrorésen végzett érintésmentes fotolitográfia kettős vagy többszörös sugárforrás hatásának felhasználásán alapul. Ugyanabban a szögben UV-sugarak kerülnek a fotomaszkra, aminek köszönhetően a diffrakciós jelenségek minimalizálódnak, és a képátvitel pontossága megnő. Hátránya nagyon összetett berendezés. A vetítési fotolitográfia egyszerűsített regisztrációs folyamaton alapul, mivel Speciális lencsék segítségével a fotómaszk képét a lemezre vetítik.

A fotoreziszt eltávolítása általában lúgos vegyületekkel (NaOH) történik.

12. Ötvözés. Ötvözés - szennyeződések bejuttatása ostyába vagy epitaxiális filmbe. at magas hőmérséklet(kb. 1000 o C) a szennyező atomok a felszínen keresztül jutnak be és a hőmozgás hatására mélyebbre terjednek. A félvezetők adalékolásának három típusa létezik:

1. Diffúziós dopping - használat alapján ismert jelenség diffúzió, azaz. az anyag részecskéinek koncentrációjuk csökkenésének irányába történő irányított mozgása. A hajtóerő egy anyag atomjainak vagy molekuláinak koncentráció-gradiense. A diffúzió során az eredeti lemezben egyenirányító vagy koncentráló érintkezők jönnek létre, amelyek tulajdonságait a kívánt mélységű adalékolással megváltoztatják. A diffúziós rétegek vastagsága századmikrómétertől terjedhet. Megkülönböztető jellemzője a szennyezőanyag-koncentráció egyenetlen eloszlása ​​a mélységben: a koncentráció a felszín közelében a legnagyobb, és a rétegben mélyebben csökken. A szennyeződések koncentrációját és eloszlását nagymértékben meghatározzák a szennyeződés tulajdonságai, az ötvözött anyag és a szennyeződés forrása.

2. Iondopping - ionizált szennyező atomok hajtják végre, amelyek energiája elegendő ahhoz, hogy behatoljon a félvezetőbe. Az izzítás szükséges a félvezető szerkezetének sugárzási károsodásának kiküszöböléséhez és a donor és akceptor szennyeződések elektromos aktiválásához is. A fő jellemzője az a képesség, hogy reprodukálhatóan egy adott szennyeződés-koncentrációt kapjunk adott mélységben a lemez szinte bármely területén. Ez annak köszönhető, hogy az ionsugár áramát nagy pontossággal lehet beállítani. A szennyeződések eloszlása ​​könnyen szabályozható széles tartományban az ionok besugárzási dózisának, energiájának és beesési szögének változtatásával. A szennyező ionokat speciális forrásokból nyerik, felgyorsítják és elektromos mezőbe fókuszálják. Egy ionsugár bombázza az aljzatot. A szennyező ionok a kristályrácsban helyezkednek el. Az ionnal adalékolt rétegek jellemzői jobban reprodukálhatók, mint a diffúziónál.

3. Sugárzás által stimulált diffúzió - egy szennyeződés bejuttatásán alapul, amikor egy kristályt olyan könnyű ionokkal bombáznak, amelyek elegendő energiával képesek kiszorítani a hordozó atomjait. A besugárzást a hőkezelés során (t = 600-700 o C) vagy közvetlenül előtte végezzük.

Ennél a kurzusprojektnél nagy termikus diffúziót használnak majd, mert... Az ionbeültetés hátránya a felületi réteg szerkezetének felborulása és a hibák növekedése, valamint a bonyolultság. technológiai berendezések. A diffúziót hagyományos nyitott csöves módszerrel végezzük gáznemű forrásokból (BBr 3 , PH 3) és szilárd forrásokból (antimon-oxid).

13. Metalizálás. Minden jelenleg használt fémezési rendszer a következő típusokra osztható: egyrétegű, többrétegű, többszintű, térfogati (volumetrikus vezetékek).

· Az egyrétegű alumínium fémezést elsősorban alacsony integrációs fokú, kis teljesítményű, 1 GHz-ig terjedő frekvencián működő, nem magas megbízhatósági követelményekre tervezett IC-kben alkalmazzák.

· A többrétegű fémezés bizonyos esetekben jobban megfelel a követelményeknek, de technológiailag kevésbé fejlett, mert egynél több fémréteget tartalmaz. Általában több rétegből áll: érintkezési réteg - először a szilíciumfilmre való felvitel sorrendjében (volfrám, molibdén, króm, nikkel, alumínium, titán, palládium, tűzálló fém-szilicidek); elválasztó réteg - olyan esetekben használják, amikor nehéz kiválasztani a megfelelő anyagokat az érintkező és a vezető szavakhoz; vezető réteg - a felhordás sorrendjében az utolsó fémrétegnek jó elektromos vezetőképességgel kell rendelkeznie, és biztosítania kell az érintkezőbetétek kiváló minőségű, megbízható csatlakozását a ház kapcsaihoz (réz, alumínium, arany)

· Többszintű fémezést használnak nagy és ultranagy IC-kben. Az elemek számának növekedése növeli az elemek közötti kapcsolatok területét is, ezért több szinten helyezkednek el.

Ebben a kurzusprojektben egyrétegű alumínium fémezést végzünk.

14. Feliratozás. A beírást gyémántvágóval kell elvégezni. Ez viszonylag mély (50...100 µm-ig) és keskeny (25...40 µm-ig) barázdák kialakulásához vezet a lemezben. Ennek a feliratnak az előnye az egyszerűség és az alacsony költség.

A lemezek beírás utáni kristályokra törését mechanikusan, hajlítónyomaték alkalmazásával kell elvégezni. Ezt a műveletet egy gömb alakú tartón hajtják végre.

Ennek a módszernek az előnyei az egyszerűség, a nagy termelékenység (a törés legfeljebb 1...1,5 perc) és az egyfokozatú, valamint elegendő kiváló minőségű, mivel a kristályok nem mozognak egymáshoz képest.

Az alábbiakban bemutatjuk a félvezető (monolit) anyagok gyártásának technológiai folyamatainak kinagyított diagramjait.

Rizs. 1.

Ismertesse a feszültséggenerátor integrált áramkörének előállításának technológiai folyamatát.

A kezdeti szakaszban szilícium öntvényeket alakítanak ki, és ezeket belső vágóélű gyémánt tárcsákkal ostyákká vágják - az alapkristályok, amelyeken később mikroáramköri elemek képződnek. A kristály felületét gondosan csiszolják, hogy eltávolítsák a vágás által okozott felületi sérüléseket. A polírozás különböző anyagokkal történik - gyémánt szuszpenzió, porított anyagok. Ezután tisztítást végeznek annak a felületi rétegnek a eltávolítása érdekében, amelyben a felületi mechanikai feszültségek találhatók. Ehhez magas hőmérsékleten HCl-t vezetnek át a lemez felületén, és a kristályt ionmentesített vízzel, mosópor-oldatokkal, folyóvízzel mossák, majd a lemezt teljesen szárazra szárítják.

A következő lépésben a kristály felületét oxidálják, így bizonyos vastagságú szilícium-dioxid keletkezik.

Ez úgy történik, hogy az adalékolás során ne a teljes kristályt adalékolják, hanem csak egy bizonyos területet.

Ennek megfelelően a szilícium-dioxid réteg tetejére fotoreziszt réteget visznek fel, és a fotolitográfiát kontaktussal (vagy más módszerrel) végezzük. Ebben az esetben fotómaszkot használnak (lásd a mellékletet). A kitett területeket előhívják, lebarnítják és eltávolítják, így szilícium-dioxid egy szakaszt nyernek a későbbi maratáshoz.

Az így létrejövő ablakokat maratják, ennek eredményeként az aljzat területe megnyílik a későbbi adalékoláshoz és egy rejtett n+ réteg kialakulásához. A fotoreziszt réteg megszűnik. A szilícium-oxid felületét alaposan megtisztítjuk, folyó ionmentesített vízben mossuk és centrifugálással szárítjuk. Így a hordozó teljesen készen áll az ötvözési műveletre.

Erősen ötvözött n+ típusú réteg előállításához antimonnal nagy termikus diffúziót végzünk az oldhatóság határáig. Így egy rejtett n+ réteg jön létre. Az antimon szétszórva van az n+ zsebben.

A szilícium-dioxid réteget hidrogén-fluoridban maratják le, így szabaddá válik a szubsztrátum felülete, amely három részből áll az erősen ötvözött rétegből. Az aljzat felületét kémiai módszerekkel alaposan megtisztítják és folyó ionmentesített vízben lemossák. Ezen műveletek után a szubsztrát készen áll az n-típusú szilícium epitaxiális növekedésére. Így megkapják az ún a kollektorréteg, amely az aktív elemek szerkezetében van, és ugyanebben a rétegben közepes értékű (5 kOhm, 10 kOhm) ellenállások vannak kialakítva az MIS kondenzátor szerkezetében is.

Ezután az elválasztási diffúziót hajtják végre egyes elemek másoktól való elválasztására. Ehhez a korábban leírt folyamatokat megismételjük: szilícium-dioxid réteg felvitele, fotoreziszt felvitele, kombinálás fotomaszkkal (lásd a mellékletet), expozíció, előhívás, a fotoreziszt exponált felületeinek eltávolítása, a szilícium-dioxid réteg maratása a fotoreziszt ablakban . Ezt követően az elválasztási diffúziót úgy hajtják végre, hogy bórral adalékolják a szubsztrát felületén lévő epitaxiális réteget.

Így minden elemnek saját epitaxiális rétege alakult ki. Ezután a foszfort az epitaxiális rétegbe diffundálják, hogy létrehozzanak egy alapterületet. Ehhez a korábban leírt folyamatokat megismételjük: szilícium-dioxid réteg felvitele, fotoreziszt felhordása, fotomaszkkal való kombinálás, expozíció, előhívás, a fotoreziszt exponált felületeinek eltávolítása, a szilícium-dioxid réteg maratása a fotoreziszt ablakban. Ezután foszforral ötvözzük (lásd a függeléket). Az alapterület az aktív elemek alapjaként és az ellenállások ellenállásrétegeként szolgál.

Ezután olyan területek jönnek létre, amelyek az aktív elemek emitterterületeként használhatók az ellenállások számára. Ezt megelőzően egy sor korábban leírt folyamatot hajtanak végre: szilícium-dioxid réteg felhordása, fotoreziszt felvitele, fotomaszkkal való kombinálás, expozíció, előhívás, a fotoreziszt exponált felületeinek eltávolítása, a szilícium-dioxid réteg maratása a fotoreziszt ablakban. Ezután az antimont adalékolják (lásd Függelék), és eltávolítják a fotoreziszt és a szilícium-dioxid réteget, majd alaposan megtisztítják a felületet.

Ezt követően a kristály készen áll arra, hogy külső szigetelést helyezzenek el a felületén, és alumínium vezetékeket helyezzenek fel a kristály alapjára, kollektorára és imitátor területére. Ehhez a kristály felületét alaposan megtisztítják és szilícium-nitridet raknak le. Ezt követően a fotoreziszt felvitele, fotomaszkkal kombinálva exponált, előhívható, a fotoreziszt exponált részeit eltávolítjuk, a szilícium-nitrid réteget bemarjuk a fotoreziszt ablakba, és eltávolítjuk a fotorezisztet a szilícium-nitrid teljes felületéről.

Ezután katódporlasztással alumínium-szilícium ötvözetet visznek fel a kristály teljes felületére. Ezt követően fotolitográfiát és alumíniummaratást végeznek. Ily módon az áramköri elemek elektromos bekötése az elektromos kapcsolási rajznak megfelelően történik.

A kristály teljes felületét alaposan meg kell tisztítani és centrifugálással szárítani. Ezután monoszilán oxidációval szilícium-dioxid réteget viszünk fel a kristály felületére. Az ablakok a szigetelőrétegben készülnek, hogy a mikroáramkör áramvezető útjait külső kapcsokkal kössék össze.

Mindannyian használunk bank-, szociális- és SIM-kártyákat, nem is beszélve a metróbérletekről. Ezekben a dolgokban egy dolog közös: működésük mikrochipen alapul. A mikroelektronika az egyik leginkább csúcstechnológiás és tudásintenzív iparág.

A világban megjelenő innovációk több mint 90%-a a mikroelektronika fejlesztésén keresztül jön létre.

Az Oroszországban használt összes mikrochip egy helyen születik - a zelenogradi "NIIME and Mikron" üzemben, amely a SITRONICS Microelectronics vállalatcsoport része.

Minden mikroáramkör vagy chip alapja a szilícium.

A szilíciumot egykristályokká dolgozzák fel. Két papírlap vastagságú és 750 mikron átmérőjű lemezekre vágják. Az üzem ebben a formában vásárolja meg.

Továbbá a gyártás során a tányért további rendeltetése alapján feldolgozzák (kb. 200-300 művelet) és apró, azonos méretű darabokra vágják. Egy ostyára több tízezer háromdimenziós szerkezetű chipet helyeznek.

Először a lemezt ionizált vízben megtisztítják a portól, és speciális reagensekkel kezelik. Ezután hőkezelésnek vetik alá.

A mikroelektronikai gyártás szíve a tisztaszoba. Gyártási folyamatéjjel-nappal megy, még éjszaka sem áll meg. Szinte a teljes mikrochip gyártási folyamat automatizált, így csökken az emberi erőforrás igény.

A növény legfontosabb és alapvető eleme a tisztaság. A mikrochipnél minden porszem ugyanaz, mint egy macskakő az ember számára. Csak speciális, szénszállal áttört, porlepergető tulajdonságú öltönyben dolgozhat. A tisztaszobában dolgozó munkavállalóknak tilos a kozmetikumok viselése. A levegőben lévő mikrorészecskék mennyiségét négyszintű szűrőrendszerrel szabályozzák.

Az üzemben két technológiai eljárás létezik a chipek előállítására: 90 nanométeres és 180 nanométeres. Ez azt jelenti, hogy minimális méret a chipen lévő elem 90 nanométeres. Egy nanométer egyenlő a méter egy milliárdoddal.

A 90 nm-es szerkezet gyorsabb, energiahatékonyabb és megbízhatóbb. Ez év februárjában indult Rusnano közreműködésével. A 90 nm-es vonal terhelése továbbra is csak 25%, míg a 180 nm-es vonal 80%.

A 90 és 180 nanométeres chipek gyártásának fejlesztésére irányuló projektben 17 ország több mint 70 vállalata vett részt. Minden berendezést, minden anyagot külföldről szállítunk az üzembe.

A SITRONICS Microelectronics céggel együttműködő cégek

A 90 nm-es gyártás beindításakor a világon mindössze 7 ország rendelkezett hasonló technológiával. Európában azonban már 65, 43 és 32 nm-es szerkezeteket gyártanak, nálunk egyelőre csak 90 nm. De ez természetesen áttörés. A 90 nm-es topológiai szintű chipek gyártásának elindításával 5 technológiai generációval csökkentettük a lemaradást a világ vezetőitől, ami tíz átlagos évnek felel meg. Ezenkívül a SITRONICS Microelectronics azt tervezi, hogy 2013-ban megkezdi a hazai technológiák fejlesztését 65 nm-es szinten. A termelés nagyon fontos Oroszország számára, és azon kevesek egyike, ahol fel tudjuk venni a versenyt a nyugati gyártókkal a hazai piacon. Az üzem dolgozói azonban elismerik, hogy az új technológiák fejlesztésének folyamata nagyban függ attól

ru

Az integrált áramkör (IC) olyan elektronikus eszköz, amely elektromos áramköri elemek nagy sűrűségű elrendezésével rendelkezik, és amelyben az elemek vagy azok egy része egyetlen félvezető chipen vagy dielektromos hordozón van kialakítva és elektromosan összekapcsolva.

Az IC a felületen vagy a felszínhez közeli rétegben lévő rétegösszetételek többkomponensű teste szilárd(félvezető). Jellemzőit a különféle anyagok vékony rétegeinek tulajdonságai határozzák meg, amelyek viszont nagymértékben függnek a képződésük körülményeitől, a technológiai műveletek sorrendjétől és típusától.

Az IC-k fejlesztésének és gyártásának kérdéseit a tudomány és a technológia egy új ága – a mikroelektronika – foglalkozik, amely technológiai, fizikai tervezési jellemzők legalább egy koordinátában 1 mikronnál nem nagyobb méretű elektromos és rádióelemek.

Legtöbb fontos kérdés a mikroáramkörök létrehozásakor egymással kompatibilis elemek és anyagok fejlesztése, amelyek vékony rétegek stabil és reprodukálható jellemzői, valamint technológiai műveletek sorozata többrétegű szerkezet kialakítására, amelyben a későbbi műveleteknek nincs káros hatása. hatással van a korábban kialakított rétegek jellemzőire.

A filmkompozíciók létrehozásának módszerétől függően a mikroáramkörök két osztályba sorolhatók - hibrid integrált áramkörök (HIC) és félvezető integrált áramkörök (IC).

Hibrid integrált áramkör - mikrominiatűr elektronikus eszköz, melynek elemei szerkezetileg, technológiailag és elektromosan elválaszthatatlanul kapcsolódnak dielektromos (üveg, kerámia) hordozó felületén. A térinformatikai technológiában a passzív elemek (ellenállások, vezetők, érintkezőbetétek, kondenzátorok, dielektromos és szigetelő rétegek) egy technológiai ciklusban készülnek fém és dielektromos fólia formájában az alapfelületen. Az aktív komponensek (diódák, tranzisztorok), és szükség esetén mikrominiatűr diszkrét passzív komponensek (kondenzátorok, induktorok, stb.) a hordozó felületére kerülnek felhelyezésre és más elemekkel való összekapcsolásra.

A passzív elemek kialakításának technológiai folyamatától függően hibrid áramkörök

Vékonyfilmre és vastagfilmre oszthatók.

Goncofilm technológia - Vékony (1-2 μm-nél kisebb) filmvezetők, érintkezők, ellenállások, szigetelők szekvenciális felhordása közös alapra az elemek mikrogeometriájának és kapcsolataik megerősítésével (topológiai mintázat), vagy stencilek (maszkok) segítségével történő lerakás során, pl. valamint szilárd anyagrétegek explicit helyi maratása.

ábrán látható a technológiai műveletek sorrendje a vékonyréteges GIS gyártása során két lehetőség szerint. 19.1.

Vastagfilm technológia- szekvenciális felhordás hálósablonokkal és paszták kerámia szubsztrátumaiba égetése rezisztív, vezetőképes és dielektromos célokra.

A vezetőképes és rezisztív paszták finom fémpor, állandó kötőanyagként működő üveg és szerves folyadékok keveréke, amelyek a keverék viszkozitását biztosítják. A fém vezetőképes (ezüst, arany, platina, palládium és ötvözeteik) vagy rezisztív (nemesfémek és oxidokkal alkotott összetételük) pályák kialakítását biztosítja.

A szigetelő paszták üveg és szerves folyadékok keverékei.

A hálósablonok cellája nagyon kicsi (körülbelül 50 mikron). Az áramkör szükséges topológiájának megfelelően a stencil egyes részein a cellákat emulzióval, pigmentpapírral vagy fotoreziszttel töltik fel, ami megvédi a hordozót attól, hogy paszta kerüljön ezekre a területekre. A pasztát mozgó gumibetéttel hordjuk fel. Először egy vezetőképes pasztát alkalmaznak összekötő porok, kondenzátorlemezek és érintkezőbetétek létrehozására. A tésztát megszárítják, majd 750-950 °C-on sütik. Ezután egy másik sablonon keresztül rezisztív pasztát visznek fel, amelyet alacsonyabb hőmérsékleten égetnek be, és a vastagrétegű kondenzátorokban és a vezetők metszéspontjaiban dielektromos pasztát is beégetnek.

A topológia kialakítása után az egyéb technológiai műveletek sorrendje hasonló a vékonyréteg-áramkörök gyártási folyamataihoz.

A félvezető (szilárdtest) integrált áramkörök egy szennyeződéssel adalékolt félvezető hordozó anyagtulajdonságainak célzott helyi megváltoztatásával jönnek létre.

A szennyeződések szigorúan meghatározott helyeken és mennyiségben történő hozzáadásával a szilícium és germánium félvezetőkből készült hordozóanyag vezetőképességi tulajdonságai igen széles tartományban változtathatók - gyakorlatilag vezetőtől szigetelőig. Ezt a tulajdonságot mind aktív, mind passzív elemek kinyerésére használják kristályokban. A tulajdonságok változása csak a kristály egy kis, több mikrométeres és ún р-n- átmenet, ahol két eltérő vezetőképességű zóna - lyuk és elektron - találkozik. Nézzük ezt részletesen.

Kémiai elemek a szilícium és a germánium külső elektronhéjában négy elektron van, azaz vegyértékük négy. Köztudott, hogy egy atomnak akkor van stabilabb állapota, ha nyolc elektron van a külső héjában. A félvezető kristályokban alacsony hőmérsékleten az összes elektron az atomokhoz kötődik (nincs mobil elektron), és a kristály szigetelő.

A félvezető hőmérsékletének növekedésével az egyes elektronok elszakadnak az atomoktól, mozgékonyakká válnak, és létrehozhatnak elektromos áram kristályban, amikor feszültséget kapcsolunk rá. Amikor egy elektront eltávolítunk az atomról, az atom héjában szabad tér (lyuk) keletkezik. A lyuk szabad elektronjai véletlenszerűen mozognak a kristályban.

Amikor egy ilyen kristályt elektromos áramkörhöz csatlakoztatunk, az elektronok rendezett mozgását figyeljük meg a negatív pólusról a pozitív pólusra. Amikor egy szabad elektron találkozik egy lyukkal, újraegyesülnek, és mozgásuk leáll. Ezt a vezetőképességet ún saját vezetőképesség félvezető.

Ha egy szilícium- vagy germániumkristályba kis mennyiségű alumíniumot viszünk be, akkor a vele adalékolt kristály vezetőképessége főként lyukas lesz. Az ilyen kristályt p-típusú félvezetőnek nevezzük.

Ha például arzént viszünk be a szilíciumba és a germániumba, akkor egy elektronikus vezetőképességű félvezetőt kapunk, amelyet félvezetőnek nevezünk. r-típusú.

Egy félvezető kristályban egyszerre két zóna hozható létre helyi adalékolással: p-típusú és n-típusú. A köztük lévő határt ún p-p-átmenet, amely képes ellátni a dióda funkcióit.

Különféle kombinációk létrehozása р-n-átmenetek jönnek létre elemekkel - diódák, tranzisztorok, ellenállások stb. Tetszőleges számú elem kombinációja alkotja a kívánt áramkört, és mivel ezek mind egy félvezető anyag kristályának alkotóelemei, teljesen monolitikus szilárdtest szerkezetet kapunk.

A félvezető IC-k létrehozásának alaptechnológiája az epitaxiális-sík technológia, amely mentén először oxidálódik a félvezető monokristályos lapka felülete. Ezután az oxidréteg lokális maratását végzik el, és a benne nyitott ablakokon keresztül adalékolják a félvezetőt. Az adalékanyagok magas hőmérsékleten a gázfázisból diffundálnak az aljzatba. Az ezt követő oxidáció ismét bezárja az ablakokat. A különféle szennyeződések oxidációjának, szelektív maratásának és diffúziójának technológiai műveleteinek megismétlésével lehetőség nyílik különféle áramköri elemek megvalósítására: diódák, tranzisztorok, ellenállások és kondenzátorok. A kapacitív elemek azonban azok miatt nagy területés a technológiai műveletek magas költségeit gyakorlatilag nem használják az IS-ben. Egy körülbelül 100 mm átmérőjű egykristályos félvezető lapkán egyidejűleg akár több ezer IC képződik.

A technológiai folyamat utólagos műveletei: az áramköri elemeket és az érintkezőbetéteket összekötő fémvezetők vákuumleválasztással vagy fotolitográfiával történő előállítása, az egyes IC-k paraméterei szerinti ostyák selejtezése, az ostya egyedi IC-kbe vágása, az IC beépítése a házba. , az érintkezőbetétek csatlakoztatása a test vezetékeihez és a tömítés.

Az integrált áramkörök tervezési és gyártási technológiájának megválasztását műszaki és gazdasági megfontolások határozzák meg. A vastag- és vékonyréteg-technológiákat az elemek pontossága szempontjából az áramkörök megvalósításának széles lehetősége jellemzi. Ezenkívül viszonylag alacsony gyártási költség jellemzi őket. Ezek alapján kis sorozatú diagramok (speciális térinformatikai) széles választéka készíthető.

A precíziós áramkörök gyártásában a vékonyréteg-technológia túlnyomórészt az áramköri elemek nagyobb felbontásának, pontosságának és stabilitásának elérésének lehetőségével magyarázható.

A vastagfóliás technológiát valamivel rövidebb gyártási előkészítési ciklus és kevésbé bonyolult technológiai berendezések jellemzik. Viszonylag egyszerű áramkörök előállítására használják numerikus vezérlőberendezésekben programvezérlés, SZÁMÍTÓGÉP, stb. A GIS eléréséhez a vastagréteg-technológia bizonyos esetekben előnyökkel jár a vékonyréteg-technológiával szemben.

A félvezető IC technológiát sorozatgyártású termékek - digitális számítógépes áramkörök, mikroprocesszorok, elektronikus órák, számológépek stb.

A gyártástechnológia három fő típusának számos technológiai művelete integrált áramkörök fizikai természetét tekintve hasonló, a felhasznált anyagok és berendezések különbségei ellenére.

a témában: " Félvezető integrált áramköri chipek gyártásának technológiája »

Szakág: „Anyagtudomány és elektronikus anyagok”

A 31-R csoport tanulója fejezte be

Kozlov A. N.

Vezető Koschinskaya E.V.

Eagle, 2004

Bevezetés

I. rész Elemző áttekintés

1.1 Integrált áramkörök

1.3 A monokristályos szilícium jellemzői

1.4 A monokristályos szilícium használatának indoklása

1.5 A monokristályos szilícium előállításának technológiája

1.5.1 Félvezető tisztaságú szilícium előállítása

1.5.2 Egykristályok termesztése

1.6 Monokristályos szilícium mechanikai feldolgozása

1.6.1 Kalibrálás

1.6.2 Tájolás

1.6.3 Vágás

1.6.4 Csiszolás és polírozás

1.6.5 Félvezető lapkák és hordozók kémiai marása

1.7 Az aljzatok táblákra való felosztása

1.7.1 Gyémánt feliratozás

1.7.2 Lézeres írás

1.8 Az ostyák kristályokra törése

rész II. Számítás

Következtetés

Felhasznált irodalom jegyzéke

Az integrált áramkörök gyártási technológiája különböző anyagok (félvezetők, dielektrikumok, fémek) feldolgozására szolgáló mechanikai, fizikai és kémiai eljárások összessége, melynek eredményeként integrált áramkör jön létre.

A munkatermelékenység növekedése elsősorban a technológia fejlődésének, a progresszív bevezetésének köszönhető technológiai módszerek, technológiai berendezések és tartozékok szabványosítása, gépesítés fizikai munka technológiai folyamatok automatizálásán alapul. A félvezető eszközök és IC-k gyártásában különösen nagy a technológia jelentősége. A félvezető eszközök technológiájának folyamatos fejlesztése vezetett a fejlődés egy bizonyos szakaszában az integrált áramkörök létrehozásához, majd ezek széles körű gyártásához.

Az IC-k gyártása 1959 körül kezdődött, az akkoriban javasolt síktechnológia alapján. A síktechnológia alapja számos alapvető technológiai módszer kidolgozása volt. A technológiai módszerek fejlődése mellett az IS fejlesztése magában foglalta elemeik működési elveinek kutatását, új elemek feltalálását, a félvezető anyagok tisztítási módszereinek fejlesztését, fizikai és kémiai vizsgálataikat az ilyen fontos jellemzők megállapítása érdekében. mint a szennyeződések limitáló oldhatósága, a donor és akceptor szennyeződések diffúziós együtthatói stb.

Rövid történelmi időszak alatt a modern mikroelektronika a tudományos és technológiai haladás egyik legfontosabb területévé vált. A nagy és ultranagy integrált áramkörök, mikroprocesszorok és mikroprocesszoros rendszerek létrehozása lehetővé tette a nagy sebességű elektronikus számítógépek tömeggyártásának megszervezését, különféle típusok elektronikus berendezések, folyamatvezérlő berendezések, kommunikációs rendszerek, rendszerek és eszközök automatikus vezérlésés szabályozás.

A mikroelektronika továbbra is gyors ütemben fejlődik, mind a félvezető integrált technológia fejlesztése, mind az új fizikai jelenségek alkalmazása irányába.

Rész én . Elemző áttekintés

1.1 Integrált áramkörök

A mikroelektronika (ME) fejlődése során az IC-k nómenklatúrája folyamatosan változott. Az IC-k fő típusa manapság a félvezető IC.

IP besorolás.

Az IP besorolás a szerint történhet különféle jelek, korlátozzuk magunkat egyre. A gyártási módszer és az így létrejövő struktúra alapján két alapvetően eltérő típusú integrált áramkört különböztetünk meg: a félvezetőt és a filmet.

A félvezető IC egy olyan mikroáramkör, amelynek elemei egy félvezető hordozó felületközeli rétegében készülnek. Ezek az IC-k alkotják a modern mikroelektronika alapját.

A film IC egy mikroáramkör, amelynek elemei különféle filmek formájában készülnek, amelyeket egy dielektromos hordozó felületére helyeznek fel. A filmleválasztás módszerétől és a hozzájuk tartozó vastagságtól függően különbséget tesznek a vékonyréteg IC-k (filmvastagság 1-2 µm-ig) és a vastagréteg-IC-k (a filmvastagság 10-20 µm és nagyobb) között.

Mivel a porlasztott filmek kombinációja eddig nem tette lehetővé aktív elemek, például tranzisztorok előállítását, a film IC-k csak passzív elemeket (ellenállásokat, kondenzátorokat stb.) tartalmaznak. Ezért a tiszta film IC-k által ellátott funkciók rendkívül korlátozottak. E korlátozások kiküszöbölése érdekében a film IC-t aktív komponensekkel (egyedi tranzisztorokkal vagy IC-kkel) egészítik ki, amelyek ugyanazon a hordozón vannak elhelyezve, és a filmelemekhez vannak csatlakoztatva. Ezután kapunk egy IC-t, amit hibridnek hívnak.

A hibrid IC (vagy GIS) egy olyan chip, amely filmalapú passzív elemek és aktív komponensek kombinációja, amelyek egy közös dielektromos hordozón helyezkednek el. A hibrid IC-t alkotó diszkrét komponenseket add-on komponenseknek nevezzük, ezzel is hangsúlyozva az áramkör filmrészének előállításának fő technológiai ciklusától való elszigeteltségüket.

A „vegyes” IC egy másik típusát, amely félvezető és film integrált elemeket egyesít, kombináltnak nevezik.

A kombinált IC egy olyan mikroáramkör, amelyben az aktív elemek egy félvezető kristály felületközeli rétegében (mint a félvezető IC) készülnek, a passzív elemek pedig filmek formájában vannak lerakva ugyanennek az előszigetelt felületére. kristály (mint egy film IC).

A kompozit IC-k akkor hasznosak, ha nagy értékekre és az ellenállások és kapacitások nagy stabilitására van szükség; ezek a követelmények könnyebben teljesíthetők filmelemekkel, mint félvezető elemekkel.

Minden típusú IC-ben az elemek összekapcsolása vékony fémcsíkokkal történik, amelyeket a hordozó felületére szórnak vagy leraknak, és a megfelelő helyeken érintkeznek a csatlakoztatandó elemekkel. Ezen összekötő szalagok felhordásának folyamatát fémezésnek, magát az összeköttetések „mintáját” pedig fémhuzalozásnak nevezik.

Ebben tanfolyami munka A félvezető integrált áramköri lapok gyártási technológiáját figyelembe veszik. A félvezető integrált áramkör olyan mikroáramkör, amelynek elemei egy félvezető hordozó felületközeli rétegében készülnek. Ezek az IC-k alkotják a modern mikroelektronika alapját. A modern félvezető integrált áramkörök kristályméretei elérik a 20x20 mm-t, minél nagyobb a kristályfelület, annál több többelemes IC helyezhető rá. Ugyanazzal a kristályfelülettel növelheti az elemek számát méretük és a köztük lévő távolságok csökkentésével.

1.2 A félvezető hordozókra vonatkozó követelmények

Az egykristályokból kivágott ostya vagy korong formájú félvezetőket hordozóknak nevezzük. A mikroáramköri elemek térfogatukban és felületükön maratással, oxidációval, diffúzióval, epitaxiával, beültetéssel, fotolitográfiával és egyéb technológiai módszerekkel készülnek. elektronikus eszközökés eszközök.

Az aljzat felületének minőségét annak mikroreliefje (érdessége), a felületi rétegek kristályos tökéletessége, fizikai és kémiai tisztaságának mértéke határozza meg. Az aljzat felületére a nem síkság és a párhuzamosság hiánya jellemző. Magas igények az aljzat hátulsó - nem működő oldalán is bemutatásra kerülnek. A hordozó mindkét oldalának egyenetlen és egyenlőtlen megmunkálása további mechanikai maradék feszültségekhez és a kristály deformációjához vezet, ami a lemezek meghajlását okozza.

A mechanikai kezelés után az aljzat vékony felületközeli rétegében sérült réteg jelenik meg. Mélységében jellegzetes zónákra osztható. A Ge, Si, GaAs és mások kristályainál a vágás és csiszolás után az egyenetlenségek átlagos magasságának 0,3...0,5 mélységében van egy domborzati zóna, amelyben azonos típusú zavarok és hibák jelentkeznek. - kristályszerkezet figyelhető meg: egykristály forgácsok, szét nem morzsolt tömbök, repedések, különböző méretű kiemelkedések és mélyedések. A vágás után a hibák főként a gyémántkorong vágóélétől származó nyomok alatt helyezkednek el, a hibák párhuzamos felhalmozódása formájában, egyenletesen a keresztmetszetben. A polírozásnál az első réteg felületi egyenetlenségeket mutat, amelyek viszonylag kisebbek, mint a csiszolásnál, és a talajfelszíntől eltérően amorf. A második réteg szintén amorf, mélysége 2...3-szor nagyobb, mint a felületi egyenetlenségek. A harmadik réteg átmeneti amorf szerkezetből zavartalan egykristályba, és rugalmas vagy képlékeny alakváltozásokat, elmozdulásokat, esetenként repedéseket tartalmazhat. A félvezető hordozók felületének feldolgozása és előkészítése során tökéletes felületek kialakítására van szükség magas fokú síkpárhuzamosság adott krisztallográfiai tájolásnál, Vel a sérült réteg teljes hiánya, minimális felületi hibák, diszlokációk stb. A felületi szennyeződésnek minimálisnak kell lennie.

3 A monokristályos szilícium jellemzői

A szilícium fizikai-kémiai tulajdonságai

1. A sávszélesség optimális értéke, amely a belső hordozók kellően alacsony koncentrációját és magas üzemi hőmérsékletét határozta meg.

2. A ténylegesen elérhető ellenállások széles tartománya 10-3 Ohm-cm-től (degenerált) 10 5-ig (közel az intrinsichez).

3.Nagy rugalmassági modulus, jelentős merevség (nagyobb, mint például az acél).

Az RU 2244364 számú szabadalom tulajdonosai:

Felhasználás: mikroelektronikában, mikroáramkörök gyártásánál. A találmány lényege: k darab mikroáramkör gyártására szolgáló eljárás az, hogy n darab elemet külső vezetékekkel közös dielektromos alapra szerelnek fel. Ezután tömítőmassza kerül felhordásra, amely az elemeket beburkolva külső vezetékekkel szétterül egy közös dielektromos alap felületén, a felületi feszültség hatására rajta tartva. Az így kialakított egyetlen munkadarabot részekre osztjuk, így k darab mikroáramkört kapunk. A találmány műszaki eredménye egy csoportos eljárás létrehozása mikroáramkörök gyártására az egyedi mikroáramköri házat alkotó berendezések használata nélkül. 2 ill.

A találmány a mikroelektronika területére vonatkozik, és felhasználható mikroáramkörök előállítására.

Prototípusként a mikroáramkörök gyártásának módszerét választották, amely abból áll, hogy n darab elemet külső kerettel egyesített kristály ólomtartókra szerelnek fel. A vezetékek kristálytartói az elemekkel egy rögzítőelembe kerülnek, amelynek k üregei vannak, amelyek a mikroáramkör egyedi házát alkotják, amelyeket ezután tömítőanyaggal töltenek meg. Miután ezt a csapot leválasztjuk a külső keretről, így k darab mikroáramkört kapunk.

A találmány célja egy csoportos eljárás létrehozása mikroáramkörök gyártására formáló berendezés nélkül.

Ezt a célt úgy érik el, hogy n darab elemet szerelnek fel egy közös dielektromos alapra, külső vezetékekkel. Az elemek beszerelése azt jelenti, hogy a mikroáramkör funkcionális rendeltetésének megfelelően mechanikus rögzítést helyeznek el egy közös dielektromos alapon, és elektromos kapcsolatot külső kapcsokkal és egymás között. Az elemek lehetnek félvezető kristályok, filmek és/vagy chip elektronikai alkatrészek. A leírt módszer lehetővé teszi, hogy egy csoportban egyidejűleg különböző elemszámú és/vagy különböző mikroáramköröket állítsunk elő. funkcionális célja. Általában az elemek száma n≤k. Ezután egy módszerrel, például bemerítéssel tömítőanyagot viszünk fel úgy, hogy az a beépített elemeket beborítva a külső vezetékekkel egy közös dielektromos alap felületén terüljön el, és a felületi feszültségek hatására rajta marad. A hasonló módszerekkel felvitt tömítőmassza a közös dielektromos alap teljes felületét külső vezetékekkel egy összefüggő rétegben borítja. Az így kialakított egyetlen munkadarabot például úgy osztják szét, hogy egy huzal segítségével csiszolóanyaggal részekre vágják, így k darab mikroáramkört kapnak.

Az 1. ábra a mikroáramkörök gyártásának technológiai műveleteinek sorrendjét mutatja, n darab 1 elemet egy közös 2 dielektromos alapra 3 külső vezetékekkel szerelünk fel. A beépített 1 elemeket beborító 4 tömítőanyagot egy közös 2 dielektromos alapra visszük fel. Az így kialakított egyetlen 5 munkadarabot 6 részekre osztjuk, így k darab 7 mikroáramkört kapunk. A felületi feszültség hatására az egyedi mikroáramkör házának felső része a közös dielektromos alap szélességétől függően lapos vagy kupola alakú lehet. külső vezetékekkel a felvitt tömítőmassza mennyiségét és viszkozitását (2. ábra).

Információforrások

1. US 5317189, cl. H 01 L 23/48, 05/31/94.

Eljárás k darab mikroáramkör előállítására, azzal jellemezve, hogy külső vezetékekkel közös dielektromos alapra n darab elemet szerelnek fel, amelyek felületére ezután tömítőanyagot visznek fel úgy, hogy az a beépített elemeket beburkolva szétterüljön a külső vezetékekkel közös dielektromos alap felülete, tartása A felületi feszültség hatására az így kialakult egyetlen munkadarab részekre oszlik.

Hasonló szabadalmak:

A találmány félvezető eszközök gyártására vonatkozik, és felhasználható „szilícium zafíron” szerkezetek létrehozására, amelyek olyan diszkrét eszközök és integrált áramkörök gyártására szolgálnak, amelyek ellenállnak a destabilizáló tényezőknek, például a sugárzásnak.

A találmány félvezető technológiára vonatkozik, és új termékekben is használható technológiai folyamat: szilícium-szigetelő vagy szilícium-gallium-arzenid (oxidon keresztül) szerkezetek gyártása félvezető lapkák közvetlen összekapcsolásával.

A találmány elektrotapadó markolatokra vonatkozik, és elektromosan vezető és dielektromos anyagokból készült lemezek és szubsztrátumok rögzítésére szolgál a feldolgozás során, az egyedi kristályokká történő orientált szétválasztásra, valamint az összeszerelési és szerelési műveletek előkészítésére.

A találmány a félvezető nanotechnológia területére vonatkozik, és felhasználható vékony és ultravékony félvezető és dielektrikum filmek precíziós előállítására a mikro- és optoelektronikában, számítógépes memóriaelemek kialakítására szolgáló technológiákban.

A találmány félvezető technológiára vonatkozik, és mozaik fotodetektor modulok összeszerelésére szolgál. A mozaik fotodetektor modulok forgácséleinek kialakítása során a készülék lemezének sík oldalára védőbevonatot visznek fel, majd lézer segítségével leírják és a készüléklemezt kettévágják. A védőbevonatot olyan vastagságban hordják fel, amely biztosítja a védőbevonat anyagában az olvadási küszöbnél kisebb energiasűrűségű lézersugárzás elnyelését, és megakadályozza annak hatását a félvezető anyagra. Az arcot képező beírás többmenetes módban történik. A műszerlemez minden egyes menetében a mozgás sebességét a felületen való távollét állapotától függően választják ki nagy területek az anyag megolvadása az impulzussugárzásból származó fényfoltok átfedése miatt, valamint a horony szélessége az olvadéklerakódás miatti csökkenés hiánya miatt. Leíráskor szimmetrikus V alakú horony alakul ki, amely a sugárzást merőlegesen a műszerlemez felületére irányítja, és a műszerlap felületével α tompaszöget, vagy aszimmetrikus V-alakú falakkal rendelkező hornyot kapunk. a beíráshoz szükséges sugárzást generáló lézerrendszer optikai tengelyének a normáltól a műszerlemez felületére a kialakítandó horony keresztirányában történő eltérítése, a forgács felőli oldalon falakkal szöget bezáró horony kialakítása a műszerlemez felülete kisebb, mint α és legfeljebb 180°-α. Ennek eredményeként a mozaik fotodetektor modulban a képátalakítás hatékonysága nő, és alkalmazási köre kibővül. 5 fizetés f-ly, 9 ill., 2 ave.

A találmány mikroelektronikára vonatkozik, és elektronikai eszközök gyártására használható. A félvezető eszköz gyártási eljárása során a félvezető lapkába átmenő lyukakat szúrnak, a lyukak felületét, a keletkező chipeket, a félvezető lapka elülső és hátsó felületét szelektíven bevonják szigetelőréteggel, fémvezetőket a szigetelő réteg tetejére felhordva, az elektromos hőképzés elvégzéséhez és az összes kristály teljes ellenőrzéséhez szükséges, az elektromos hőtanítás után és A teljes ellenőrzés érdekében az ostyát kristályokra vágják, megfelelőeket használnak a csomagoláshoz. A találmány csoportos elektromos és termikus oktatást, valamint a félvezető lapkában lévő kristályok teljes ellenőrzését biztosítja, ami jelentősen csökkenti a félvezető eszközök előállítási költségét. 8 fizetés f-ly, 5il.

A találmányok csoportja olyan szerkezeti blokkra vonatkozik, amelynek törésindító vonalaként egy lézernyom van, amely lézersugárból származó mélyedésekből áll, hogy előkészítse ennek a szerkezeti blokknak az egyes szerkezeti elemekre történő későbbi felosztását. Ezzel biztosítható, hogy külön részekre bontáskor a törés mindig ezen a lézernyom mentén történjen, a lézernyomtól eltérõ törések megelõzõdjenek, törés után pedig sima és szilánkmentes törésélek jöjjenek létre. Ezenkívül a lézertől mért két szomszédos bemélyedés közötti távolság kisebb vagy egyenlő, mint a lézerből kiinduló bemélyedések átmérője, a szerkezeti blokk felületén mérve. Ebben az esetben a lézerpálya egy különálló bemélyedéssel van kombinálva szerkezeti elem. 2 n. és 10 fizetés f-ly, 6 ill.

A találmány tárgya eljárás nagy érzékenységű többelemes szilárdtest képátalakítók - többelemes fotodetektorok - szerkezeteinek gyártására. A műszaki eredmény egy megbízható eljárás kidolgozása az érintkező ablakok nyitására, amely minimálisra csökkenti az érintkezőbetétek fémelektródáinak a szilíciumhordozóval való rövidzárlatának valószínűségét, és csökkenti a kapu dielektrikum felületi ellenállásának megengedett értékére vonatkozó követelményeket, ezzel biztosítva a megfelelő fotodetektorok hozamának jelentős növekedését. A rendkívül érzékeny, többelemes szilárdtest-képkonverter gyártására szolgáló eljárás magában foglalja a műszerlemez gyártási szakaszát, a műszerlemez és a hordozólap összekapcsolásának szakaszát, valamint a feldolgozási szakaszt. hátoldal műszerlemez, az érintkező ablakok nyitásának szakasza, a forgácsokra osztás és a külső vezetékek kialakítása. Az érintkezőablakok nyitásának szakaszában az ablakokat először túlnyomórészt lúgos maratószerekkel maratják be az érintkezőbetétek felett elhelyezkedő, az érintkezőbetétek méreténél nagyobb méretű készüléklapka szilíciumrétegébe, majd az érintkezőablakokat a Az érintkezőpárna felett elhelyezkedő dielektromos réteget túlnyomórészt a reaktív ionos maratási módszerrel nyitják meg, maratási szerként fluor-szubsztituált szénhidrogéneket alkalmazva. 5 ill.

Használata: mikro- és szubmikron csatornákon keresztül történő létrehozáshoz szilíciumkristályban. A találmány lényege abban rejlik, hogy a szilíciumkristályban mikron és szubmikron átmérőjű mikrocsatornákon keresztül történő létrehozásának módszere lézerimpulzusokkal abból áll, hogy a szilíciumkristályon lézeres módszerrel lyukat szúrunk úgy, hogy fókuszpontot helyezünk el a szilíciumkristályon. a kristály felülete és ennek a foltnak a többlépcsős mozgatása a kristály bemeneti felülete felé, míg a mikron és szubmikron méretű mikrocsatornák szilíciumkristályban történő előállításához infravörös femtoszekundumos króm-forszterit lézert használnak, és többlépcsős A fókuszpont mozgása a kristály bemeneti felülete felé 1240 nm-es sugárzási hullámhosszon történik, amelynél a fotonút hossza a szilícium szerkezetében 1 cm, a kvantumenergia pedig kisebb, mint a sávköz. Technikai eredmény: lehetővé teszi a szilíciumkristály mikro- és szubmikron csatornákon keresztüli létrehozásának módszerének egyszerűsítését, hogy olyan chipeket hozzanak létre, amelyek képesek lehűteni a szerkezet belső szavait.

A találmány tárgya többcsipes modulok, mikroegységek gyártására szolgáló technológia az alkatrészek belső rögzítésével. Műszaki eredmény - a feldolgozóipari munkaerő-intenzitás csökkenése, bővítés funkcionalitás valamint a mikroelektronikai alkatrészek megbízhatóságának növelése. Ezt úgy érik el, hogy a műanyag alapra épített mikroelektronikai egység gyártási eljárása során a csomagolatlan kristályok és chip-elemek beszerelése előtt egy kerek lemezt kötnek össze a külső része mentén egy tartó fémgyűrűvel és egy vékony szerves szilíciumréteggel. polimert alkalmazunk. A csomagolatlan forgácselemeket a korábban kialakított topológiai mintázatra fókuszálva beépítjük, és szerves szilícium polimerrel lezárjuk, így a gyűrű magasságával megegyező polimervastagságot érünk el. Az alapot - egy kerek fémlemezt - eltávolítják, és egy további kerek fémlemezt rögzítenek a mikroelektronikai egység hátoldalára. Az átkapcsolás fémek vákuumleválasztásával vagy fotolitográfiával történik. Egy dielektromos réteget, egy második fémezési réteget és egy szerves szilícium polimer védőréteget alkalmaznak. A mikroelektronikai szerelvény kimeneti párnáira forrasztópasztát viszünk fel, egy további kerek fémlemezt gyűrűvel eltávolítunk, és a mikroelektronikai szerelvényt kivágjuk a technológiai berendezésből. 1 ill.

A találmány a mikroelektronika területére vonatkozik, és felhasználható mikroáramkörök előállítására