Реферат Технологія виготовлення кристалів напівпровідникових інтегральних мікросхем

Введення

Технологія виготовлення інтегральних мікросхем являє собою сукупність механічних, фізичних, хімічних способів обробки різних матеріалів (напівпровідників, діелектриків, металів), в результаті якої створюється ІС.

Підвищення продуктивності праці обумовлено в першу чергу вдосконаленням технології, впровадженням прогресивних технологічних методів, стандартизацією технологічного устаткування і оснащення, механізацією ручної праці на основі автоматизації технологічних процесів. Значимість технології у виробництві напівпровідникових приладів і ІС особливо велика. Саме постійне вдосконалення технології напівпровідникових приладів призвело на певному етапі її розвитку до створення ІС, а в подальшому - до широкого їх виробництву.

Виробництво ІС почалося приблизно з 1959 р. На основі запропонованої до цього часу планарної технології. Основою планарної технології послужила розробка декількох фундаментальних технологічних методів. Поряд з розробкою технологічних методів розвиток ІС включало дослідження принципів роботи їх елементів, винахід нових елементів, вдосконалення методів очищення напівпровідникових матеріалів, проведення їх фізико-хімічних досліджень з метою встановлення таких найважливіших характеристик, як граничні розчинності домішок, коефіцієнти дифузії донорних і акцепторних домішок і ін

За короткий історичний термін сучасна мікроелектроніка стала одним з найважливіших напрямів науково-технічного прогресу. Створення великих і надвеликих інтегральних мікросхем, мікропроцесорів і мікропроцесорних систем дозволило організувати масове виробництво електронних обчислювальних машин високої швидкодії, різних видів електронної апаратури, апаратури управління технологічними процесами, систем зв'язку, систем та пристроїв автоматичного управління і регулювання.

Мікроелектроніка продовжує розвиватися швидкими темпами, як в напрямку вдосконалення напівпровідникової інтегральної технології, так і в напрямку використання нових фізичних явищ.

Частина I . Аналітичний огляд

1.1 Інтегральні схеми

У процесі розвитку мікроелектроніки (МЕ) номенклатура ІС безперервно змінювалася. Головний тип ІС в даний час - напівпровідникові ІС.

Класифікація ІС.

Класифікація ІС може проводитися за різними ознаками, обмежимося одним. За способом виготовлення і одержуваної при цьому структурі розрізняють два принципово різних типу інтегральних схем: напівпровідникові і плівкові.

Напівпровідникова ІС - це мікросхема, елементи якої виконані в приповерхневому шарі напівпровідникової підкладки. Ці ІС складають основу сучасної мікроелектроніки.

Плівкова ІС - це мікросхема, елементи якої виконані в вигляді різного роду плівок, нанесених на поверхню діелектричної підкладки. В Залежно від способу нанесення плівок і пов'язаної з цим їх товщиною розрізняють тонкоплівкові ІС (товщина плівок до 1-2 мкм) і товстоплівкові ІС (Товщина плівок від 10-20 мкм і вище).

Оскільки досі ніяка комбінація напилених плівок не дозволяє отримати активні елементи типу транзисторів, плівкові ІС містять тільки пасивні елементи (резистори, конденсатори і т. п.). Тому функції, виконувані чисто плівковими ІС, украй обмежені. Щоб подолати ці обмеження, плівкову ІС доповнюють активними компонентами (окремими транзисторами або ІС), розташовуючи їх на тій же підкладці і з'єднуючи з плівковими елементами. Тоді виходить ІС, яку називають гібридною.

гібридних ІС (або ГІС) - це мікросхема, яка представляє собою комбінацію плівкових пасивних елементів і активних компонентів, розташованих на загальній діелектричної підкладці. Дискретні компоненти, що входять до складу гібридної ІС, називаються навісними, підкреслюючи цим їх, відособленість від основного технологічного циклу отримання плівковою частини схеми.

Ще один тип В«змішанихВ» ІС, в яких поєднуються напівпровідникові і плівкові інтегральні елементи, називають сполученими.

Суміщена ІС - це мікросхема, у якій активні елементи виконані в приповерхневому шарі напівпровідникового кристала (як у напівпровідниковій ІС), а пасивні нанесені у вигляді плівок на попередньо ізольовану поверхня того ж кристала (як у плівковій ІС).

Суміщені ІС вигідні тоді, коли необхідні високі номінали і висока стабільність опорів і ємностей; ці вимоги легше забезпечити за допомогою плівкових елементів, ніж за допомогою напівпровідникових.

У всіх типах ІС межсоединения елементів здійснюються з допомогою тонких металевих смужок, напилених або нанесених на поверхню підкладки і в потрібних місцях контактують з сполучаються елементами. Процес нанесення цих сполучних смужок називають металізацією, а сам В«малюнокВ» межз'єднань - металевої розводкою.

У цій роботі розглянута технологія виготовлення плат напівпровідникових інтегральних мікросхем. Напівпровідникова інтегральна мікросхема - це мікросхема, елементи якої виконані в приповерхневому шарі напівпровідникової підкладки. Ці ІС складають основу сучасної мікроелектроніки. Розміри кристалів у сучасних напівпровідникових інтегральних мікросхем досягають 20x20 мм, чим більше площа кристала, тим більше багатоелементних ІС можна на ній розмістити. При одній і тій же площі кристала можна збільшити кількість елементів, зменшуючи їх розміри і відстані між ними.

Напівпровідники у вигляді пластин або дисків, вирізаних з монокристалів, називаються підкладками. У їхньому обсязі і на поверхні методами травлення, окислення, дифузії, епітаксії, імплантації, фотолітографії, іншими технологічними прийомами формуються елементи мікросхем електронних приладів і пристроїв.

Якість поверхні підкладки визначається її мікрорельєфом (Шорсткістю), кристалічним досконалістю поверхневих шарів і ступенем їх фізико-хімічної чистоти. Поверхню підкладки характеризується неплощинності і непаралельністю. Високі вимоги пред'являються і до зворотного - неробочому боці підкладки. Неоднакова і нерівноцінних обробка обох сторін підкладки призводить до додаткових залишковим механічним напруженням і деформації кристала, що обумовлює вигин пластин.

Після механічної обробки в тонкому приповерхневому шарі підкладки виникає порушений шар. За глибиною він може бути розділений на характе...