ЛР2_Дроздова (Подборка отчетов по практике 2009)

Целью данной лабораторной работы являлось ознакомление и изучение реального полупроводникового производства в нашей стране.

Основным направлением деятельности предприятия является разработка и изготовления радиационно-стойких полупроводниковых приборов и интегральных микросхем на основе технологии КНС (кремний на сапфире). В частности, изготавливаются микропроцессоры для приборов, работающих в космосе, баллистических ракетах.

Предприятие осуществляет разработку и изготовление дискретных и интегральных прецизионных стабилитронов, оптоэлектронных приборов, таких как светоизлучающие диоды, фотодиоды, оптопары, СВЧ диодов, многоразрядных индикаторов, волоконно-оптичесих линий связи.

Рис.1. Приборы, производимые на предприятии “Сапфир”.

Кроме производства БИС в НИИ “Сапфир” ведутся работы по разработке и налаживанию производства полупроводниковых приборов по новейшим технологиям таких, как OLED и производство сверхярких диодов особенно с синим свечением.

В технологии OLED (organic light emitting diode — «органический светоизлучающий диод») для производства дисплеев используются полимеры с особой молекулярной структурой, которые способны излучать свет при подаче электрического напряжения, что избавляет от необходимости в подсветке, как у ЖК-дисплеев. Световые лучи, проходя сквозь красный, зеленый и голубой слои, преломляются и образуют на экране цветные точки. Рабочие образцы OLED-дисплеев были созданы довольно давно, но широкому применению долгое время мешало малое время "жизни" органических панелей.

По сравнению с TFT LCD, OLED-дисплеи более яркие, они тоньше, отличаются лучшей контрастностью, работают от малых входных токов и, по прогнозам аналитиков, смогут заменить жидкокристаллические дисплеи в ближайшие 5-10 лет, при условии преодоления всех проблем, связанным с их массовым производством.

Рассмотрим процесс производства готовых микросхем. Процесс состоит из двух частей - это создание мягкого корпуса и создание кристаллов КНС, монтируемых в корпус.

Создание мягкого корпуса. Преимущества таких корпусов в том, что они легкие и тонкие. Материал корпуса – алюминий-полимид (пластмасса своеобразных свойств: может выдерживать до 300⁰С).

Процесс изготовления такого корпуса происходит в несколько стадий.

1. Первая стадия: рулон алюминий-полиамида отмывают в растворе щёлочи, промывают водой и просушивают;

Рис.2. Рулон алюминий-полиамида.

1. Наносится негативный фоторезист методом окунания на обе стороны плёнки толщиной 1 мкм.

Рис.3. Нанесение фоторезиста.

1. Экспонирование. Оно проводится излучением УФ – диапазона с двух сторон, разрешающая способность 30-35 мкм.

Рис.4. Фотошаблон.

1. Проявка рисунка в уайт-спирите и просушка ленты.

2. Травление полиимида при 127⁰С.

3. Нанесение защитного лака на полиимид.

4. Травление алюминия. Оно проводится при 60⁰С в течение 2-4 минут при визуальном контроле.

Рис.5. Пленка после травления.

1. Удаление фоторезиста. Фоторезист удаляется в горячей концентрированной уксусной кислоте при 70⁰С, в которой выдерживается 10 минут, после промывается.

2. Имидизация. Отжигание полиамида проводят при температуре 300⁰С в течение часа.

3. Лента разрезается на корпуса.

4. Проводится контроль годности. (Выход годных составляет примерно 9%).

Рис.6. Готовый корпус.

Применение гибкого носителя позволило:

1. автоматизировать производство БИС и их монтаж у потребителя;

2. отказаться от применения золота;

3. повысить надежность БИС;

4. увеличить стойкость к неблагоприятным внешним воздействиям.

Создание кристаллов по технологии КНС:

1. Очистка поверхности сапфировой пластины от загрязнений.

2. Выращивание на поверхности пластины слоя монокристалла кремния.

3. Использование фотолитографии для формирования нужной структуры на поверхности кремния. Фотолитография проводится в течение двух- трёх часов на установке ИЛУ-2, в которую помещают 8 подложек.

Рис.7. Установка для фотолитографии ИЛУ-2.

1. Защита полученной структуры.

2. Контроль качества пластины, который проводится с помощью зонда-автомата. Проверяют статические, динамические параметры, статическую память.

3. Резка пластины на кристаллы осуществляется с помощью алмазного диска.

Рис.8. Установка для резки кристалла.

Создание кристалла КНС производится согласно приведенному технологическому маршруту

Рис.9. Технологический маршрут изготовления КМОП КНС-транзисторов.

Итоговый контроль проводится по статическим, динамическим параметрам, затем микросхемы проходят электротермотренировку в течение суток при температуре 125⁰С. Затем проходят климатические испытания при низких и высоких температурах, и заново измеряются статические и динамические параметры, статическую память.

На предприятии уделяется большое внимание проблеме статического электричества. Принимаются меры для борьбы с ним: антистатические браслеты, специальная тара из композиционного материала.

Вывод:

В результате посещения «Сапфира»:

• познакомилась со структурой производства реального полупроводникового завода.

• узнала некоторые факты из истории ОАО «Сапфир».

• увидела используемое на производстве оборудование.

• увидела основные технологические этапы изготовления микросхем.

• узнала методы проверки надежности полученных изделий.