• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

ОСНОВНА ЧАСТИНА

Питання та відповіді

2.1 Послідовність формування та схема технологічного процесу дифузійно - планарних ІМС

Схема технологічного процесу являє собою послідовний перелік базових технологічних операцій, які використовуються як маршрутна карта при виготовленні ІМС.

Розглянемо послідовність формування структури дифузійно - планарних мікросхем на прикладі транзистора. Як вихідна заготовка використовується монокристалічна пластина кремнію з дірковою провідністю ( р - типу ), яка покрита шаром оксиду кремнію, ( рис. 1) .

Рисунок 1

В цьому шарі методом фотолітографії відкриваються вікна прямокутної форми ( відповідно до розміру колекторних областей ) ( рис. 2 ). Через такі вікна потім, методом термічної дифузії*, вводяться атоми домішки донора, після чого пластина окислюється ( рис. 3 ).

* Примітка

При дифузії відбувається автоматичне окислення поверхні ( дивіться питання дифузії у літературі ).

Рисунок 2 Рисунок 3

Таким чином, ми сформували колектори всіх транзисторів на всіх пластинах у межах всієї партії.

Для отримання базових областей зпровідністю р – типу так само використовують фотолітографію ( рис. 4 ) та термічну дифузію з окисленням ( рис. 5 ).

Рисунок 4 Рисунок 5

Наступним травленням вікон, одержаних методом фотолітографії ( рис. 6 ) з послідуючою термічною дифузією виготовляють емітери та приконтактні ділянки у колекторах, які мають провідність n ( + означає велику електронну провідність, близьку до металу) - рис. 7.

Рисунок 6 Рисунок 7

Таким чином, у приповерхневому шарі напівпровідникової пластини сформовано структуру транзистора. Залишається виконати систему мініз’єднань. Для цього спочатку за допомогою фотолітографії у шарі відкривають вікна у місцях контакту зовнішньої розводки з відповідними областями транзистора ( рис. 8 ).

Рисунок 8

На пластину шляхом термічного напилення у вакуумі, наноситься шар (плівка) алюмінію ( рис. 9 ).

Рисунок 9

Після цього проводять фотолітографію по Al і травлення ( рис.10 ). Шаблон для останньої фотолітографії відповідає електронній схемі мікросхеми.

Рисунок 10

Схема технологічного процесу виготовлення дифузійно-планарної мікросхеми подана нижче.

'-

При цьому необхідно зауважити, що це спрощена схема. Детальна схема ( маршрутна карта ) включає більше 100 операцій.

2.2 Послідовність формування та схема технологічного процесу епітаксійно- планарних ІМС

Для того, щоб отримати епітаксіально - планарну структуру, в якості вихідної заготовки потрібно взяти монокристалічну пластину кремнію ( ) з провідністю p-типу ( рис.1 ).

p

Рисунок 1

Для створення прихованого шару з провідністю п спочатку у шарі відкривають вікна ( рис. 2 ), через які проводиться термічна дифузія донорної домішки великої концентрації з наступним окисленням ( рис. 3 )

Рисунок 2 Рисунок 3

Далі з поверхні пластини зтравлюється ( наприклад, іонним травленням або хімічним ). Хімічне травлення проводять з використанням плавикової кислоти ( HF ), або травників на її основі з уповільнюючими домішками, наприклад, фторидом амонію . ( рис. 4 ). Після цього на поверхню наноситься епітаксіальний шар Si з провідністю n- типу і поверхня пластини окислюється ( рис. 5 ).

Рисунок 4 Рисунок 5

Для створення колекторних областей по контуру майбутніх транзисторів травляться вікна ( при використані фотолітографії ) у вигляді вузьких замкнутих доріжок ( рис. 6 ). Після цього проводиться роздільна термічна дифузія акцепторних домішок великої концентрації ( р+ ) з наступним окисленням ( рис. 7 ).

Рисунок 6 Рисунок 7

При формуванні базових і емітерних ділянок транзистора послідовно, двічі використовують фотолітографію та термічну дифузію з окисленням ( рис.8 – 11 ).

Рисунок 8 Рисунок 9

Рисунок 10 Рисунок 11

Таким чином, формування структури транзистора закінчено. Залишається виготовити лише з'єднання між елементами. Для цього, спочатку за допомогою фотолітографії у шарі SіО₂ відкривають вікна у місцях контакту зовнішньої розводки з відповідними областями транзистора ( рис. 12 ).

Рисунок 12

Далі на пластину шляхом термічного напилення у вакуумі, наноситься шар ( плівка ) алюмінію ( рис.13 ). Після цього проводять фотолітографію по Аl і травлення його ( рис. 14 ). Шаблон для останньої фотолітографії відповідає електронній схемі мікросхеми.

Рисунок 13 Рисунок 14

Схема технологічного процесу епітаксіально - планарних мікросхем із захованим n+ шаром має такий вигляд:

2.3 Послідовність формування та схема технологічного процесу V - канальних НІМС

При виготовленні поліпланарних мікросхем на монокристалічну пластину Si р - типу, звільнену від оксиду травленням, методом епітаксії спочатку наноситься тонкий шар з провідністю n+, а потім n - типу. Після цього його поверхня окислюється ( рис. 1 ).

Рисунок 1

Використовуючи спочатку фотолітографію по SiO , а потім іонне травлення SiO і Sі по контуру майбутніх елементів,одержуємо канавки V - подібної форми глибиною трохи більшою, ніж товщина епітаксійного шару ( рис. 2 ).

Рисунок 2

На наступних етапах пластина покривається шаром оксиду ( рис. 3 ) та полікристалічним Sі ( рис. 4 ).

Рисунок 3 Рисунок 4

Далі пластина шліфується, полірується, а потім її поверхня окислюється. В результаті отримуються ізольовані один від одного колектори окремих транзисторів ( рис.5 ).

Рисунок 5

Для отримання базових областей з провідністю р - типу використовують фотолітографію ( рис. 6 ) та термічну дифузію з окисленням ( рис. 7 ).

Рисунок 6 Рисунок 7

Далі знову проводимо фотолітографію. Наступним травленням вікон з послідуючою термічною дифузією виготовляють емітери та приконтактні ділянки у колектора, які мають провідність n+ ( + означає велику електронну провідність близьку до металу ) - рис 8,9.

Рисунок 8 Рисунок 9

Таким чином, у при поверхневому шарі пластини сформована структура транзистора. Далі необхідно виконати систему мініз’єднань. Для цього спочатку за допомогою фотолітографії у шарі SіО₂ відкривають вікна у місцях контакту зовнішньої розводки з відповідними областями транзистора ( рис.10 ).

Рисунок 10

Далі на пластину шляхом термічного напилення у вакуумі наноситься шар ( плівка ) алюмінію ( рис. 11 ). Після цього проводять фотолітографію і травлення по Al ( рис. 12 ). Шаблон для останньої фотолітографії відповідає електронній схемі мікросхеми.

Рисунок 11 Рисунок 12

Схема технологічного процесу має такий вигляд:

2.4 Послідовність формування та схема технологічного процесу виготовлення НІМС з діелектричною ізоляцією

Монокристалічна пластина кремнію з провідністю n - типу на початковій стадії технологічного процесу піддається такій обробці : спочатку на звільнену від оксиду поверхню наноситься тонкий епітаксійний або дифузійний шар з провідністю n+ з наступним окисленням поверхні ( рис.1 ).

Рисунок 1

Використовуючи фотолітографію, у шарі оксиду травляться вікна по контуру майбутніх елементів ( рис.2 ).

Рисунок 2

Далі травиться кремній на глибину, яка відповідає майбутнім елементам ( до 20 мкм ), а потім отримана рельєфна поверхня окислюється ( рис. 3 ). На поверхню пластини наноситься шар полікристалічного кремнію великої товщини ( до 0,5 - 1,0 мм ) ( рис.4 ).

Рисунок 3 Рисунок 4

Обернена сторона пластини шліфується, на нову товщину, аж до дна канавок. Потім поверхня полірується та окислюється ( рис.5 ).

Рисунок 5

Ізоляція елементів забезпечується окисним шаром SіО₂. Таким чином, маємо ізольовані одну від другої області для окремих елементів. На наступних етапах формується структура решти областей транзисторів.

Для створення базової області відкриваються вікна прямокутної форми у шарі оксиду методом фотолітографії ( рис.6 ).

Потім за допомогою термічної дифузії формуються області з провідністю р - типу, далі пластина окислюється ( рис.7 ). Подібним чином виготовляють емітерну область та приконтактну ділянку колектора ( рис.8, 9 ).

Рисунок 6 Рисунок 7

Рисунок 8 Рисунок 9

Для виготовлення металевої розводки спочатку методом фотолітографії відкриваються вікна в шарі SіО₂ ( рис. 10 ).

Далі термічним напиленням наноситься шар провідника ( алюмінію ) ( рис. 11 ).

Рисунок 10 Рисунок 11

Після цього здійснюється травлення шару металу. При цьому використовується фотолітографія. Даний рисунок ілюструє готову транзисторну структуру ( рис. 12 ).

Рисунок 12

Схема технологічного процесу виготовлення структур мікросхем з діелектричною ізоляцією буде такою:

Читайте також:

1. I. Вступна частина
2. II Основна частина
3. II Основна частина
4. II Основна частина
5. II частина.
6. II. Основна частина
7. II. Основна частина
8. II. Основна частина ЗАНЯТТЯ
9. III Заключна частина
10. III Заключна частина
11. III Заключна частина
12. III Заключна частина

Переглядів: 850