К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 154
Текст из файла (страница 154)
Второй этап обьединяет операции, обеспечивающие формирование микрострук2ур ИС; эпнтюссию, диффузию, окисление, имплазпацщо, литографию, осаждение слоев из газовой фазм и в вахууме. Большинство из этих операций повторяется по несколъко раз в технологическом процессе изтотовления ИС. Третий этап - монтажно-сборочные операции; разлеление пластин на кристаллы, установка в корпус, монтаж выводов, шрметизация, испытания, маркировка и упаковка.
Кавшый из этих этапов включает, кроме указанных, различные контролъные операции, обеспечивающие отбраковку иэделий, контроль за ходом технолоп2ческото процесса и проверку на функционирование. Основная часть производственното цикла - формирование микроструктур ИС - наиболее полно характеризует особенности методов обработки в электронном машиностроении.
Несмотря на многообразие различных по своей природе операций этото этапа, они имеют ряд общих особенностей. Первой, наиболее важной особенностью является принцип трупповой обработки, коща одновременной обработке подвертаются несколько подложек (десатки, сотни), па каждой из которых находится большое число (до несколько сотен) микросхем. Обработка партий изделий в одинаковых условиях позволяет повысить воспроизводимосп их параметров, умличить произволительпосп операций и снизить стоимость продукции. Второй особенностью инте2ральной технологии, вытекающей из принципа групповой обработки, является универсальность методов. Она заключается в том, что для создания различных элементов ИС применяются одинаковые по физической природе и режимам процессы. 'Третья особенность производства ИС - совместимость операций связана с наличием в технологическом процессе мнотократно повторяющихся комплексов операций. Неизменность уже созданных структур при последующих технологических операцнах должна обеспечить сотласованносп, методов и режимов обработки на всем маршруте сол2аиия микроструктуры.
Основными технологическими направлениями, позволяющими формирова2ь микроструктуры ИС, яювпотся тибриднопленочное и полупроводниковое. В гибрцлнопленочных ИС на диэлектрической подложке путем нанесения различных пленок создаются пассивные элементы схем (в основном резисторы Я и конденсаторы С)и соединения мепду ними, а активные элементы АЭ (диоды, транзисторы, пол упроводншсовые ИС) устанавливаются посредством навеоното монтажа (рис. 5.2.23). Гибриднопленочная технология может быль реализована а двух вариантах: тонкопленочном и толстопленочном. тбхнологичйскин млрш уты формиройлния микроструктур 491 а - свободной маской; б - фстоввтсграфией и свободной маской; в - кснпкгной л свободней зюсканв В тонкопленочной технологии пассивные элементы схем обмчно получают лугем нанесения слоев в вакууме: либо с помощью термовакуумного испарения, либо ионным распылением материалов.
Технологический маршрут изпловления гибридных тонкопленочных ИС определяется методикой формирования рисунка функциональных слоев. Конфигурация резистивных, лроводшцлх и диэлектрических слоев может быль получена с применением свободной и контактной масок или фотолнтсярафией. Наиболее простым является метод свободной маски, когда рисунок слоя формируется при его осаждении пуюм напыления соответствующего материала через сьемную маску - трафарет. В этом случае технологический маршрут - это последовательное осалдение на подяолху с помощью термовакуумного испарения различных функциональных слоев (рис. 5.2.24, а).
Нередко в одном технологическом процессе используются различные методм осаждения аюев и формирования их рисунка. Так, при изпповлении резисторов, тре- 452 Глава 5.2. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУР Контроль и подгон- ка элементов Подготовка подпояски Нанесение пасты Вжигание Рас. 5.2.25. Техаовявчесаай иорюруг фермвроаоаао ивароегруатурм шбраавой тоасзоеаееочаой ИС Рас.
5.2.2б. Тохнелепомсаай иормрут фоволрооммо иакроетруатурм бавеаараой аоауаревелавеоаой ИС ве плааорао-аапаапюзьвой теааоаопш бующих высокой точности получения конфигурации элементов, используют селектнвную фотолитографию, а при изготовлении конденсаторов - метод свободной маски (рис. 5.2.24, 5). В производстве ИС используют и модификации описанных маршрутов: так, может отсутспювать подгонка элементов, могут совмещаться операции нанесения контактных площадок, проводящих слоев и обкладок конденсаторов. Применяют технологические маршруты, где в виде тонкопленочных структур изготовляются резисторы, а конденсаторы, если они предусмотрены схемой, устанавливаются навесными.
Как правило, такой вариант реализуется при больших значениях емкости конденсатора, так как тонкопленочная структура в этом случае будет занимать слиппсом большую площадь. Контактная маска для получения рисунка элементов тонкопленочных ИС используется нечасто и, прежде всего, когда сложно обеспечить непосредственным травлением высокую точность рисунка функционального слоя (рно. 5.2.24, в) Для получения отдельных слоев со специальными свойствами (виэлектрик с высокой удельной емкостью, тожтнй проводшций слой и др.) наряду с осаждением в вакууме применяют электрохимический, химический и другие методм получения слоев.
В гибридных толстопленочных ИС пассивные элементы схем и межсоединения получают путем последовательного нанесения на поверхносп подложек различных функциональных паст, затем проводат их сушку и вжнганне юш придании необходимых эпектрофизических свойств и закрепления на подло~кке. Рисунок элементов ИС обычно получают путем нанесения паст через сетчатые трафаРеты, хотя и в толстопленочной технологии для повышения точности иногда применщот фотолитографию. Основой технологического маршрута изготовления толстопленочньп ИС является повторение комплекса трех операций; нанесения пастьц сушки и юкнгания (рис.
5.2.25). Последовательность нанесения слоев определяется темпершурой юкягания, как правило, последним наносится резистнвный слой, имеющий наименьшую температуру вжнгания. ТЕХНОПОГИЧЕСКИЕ МАРШРУТЫ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУР 493 Рве. 5.2.27. Осаеавме э амза феюяявамвва вваваугю-эявтзясгмамюя егруягуры с яявыяяея р и яеуе щеюи В полупроводниковых ИС реализуются и активные и пассивные элементы, они создаются как в объеме подложки - полутлюводника, так и на ее поверхности. Ооновнымя процессами при создании элементов являются зпитаксия, диффузии, имплантация, пассивация, осаждение слоев в вакууме и литография. Полупроводниковые ИС имеют более высокую по сравнению с гибридными ИС степень интеграции и меньшие размеры элементов, конфигурацию которых выполняют фотолитографией, рентгено-, электроне- и ионолитографией, обеспечивающими получение субмикронных размеров.
По типу активных элементов (транзисторов) полупроводниковые ИС подразделяются на биполярные и полевые на МДП-структурах (металл-диэлектрик-полупроводник). В отличие от гибридных в полупроводниковых ИС серьезной проблемой является создание изоляции элементов, которая может быть выполнена р-л-переходами, смещенными в обратном направлении, с помощью воздушных промежутков и дизлекгрическвх материалов.
Тип активного прибора и метод изоляции являются определяющими факторами двл разработки технологического маршрута формирования полупроводниковых микроструктур. Одним нз наиболее распространенных в настоящее время вариантов создания биполярных ИС яюшется планарно-зпитакснальная технолопи с изоляцией р-л-переходами (рис. 5.2.26). Исходную кремниевую (р-типа) пластину локально легируют для получения скрытого ле-глоя (рис. 5.2.27), затем оопгдают зпнтаксиальный слой л-типа и, несколько раз повторив комплекс операций - окисление, литография, легирование, - создают в объеме полупровошппга изолирующую ~'-типа), базовую и эмпперную области; завершают формирование микроструктуры образованием межсоединений. Легирование при создании полупроводниковых мнхрострухтур осугцествляется либо высокотемпературной диффузией, либо иыплантацией.
Для уменьшения дефектности и повышения качества получаемых мнлро структур в технологический процесс иногда вводят гетгерирование. Суть этой операции заключается в формировании на поверхности подложки (чаще с нерабочей стороны) нарушенного слоя, который бы апялся стоком лля дефекгов и гетгером нежеяягельных примесей.
В качестве гетгера можно использовать слой пористого нли поликристаллического кремния, в который при термообработке переходят дефекгъг и примеси из рабочих областей подложки. 494 Гамм 5.2 ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУР /~ о /, о / // Г ~'и // П О м // // / и // // // Ряс. 5.2.2З. Осваавме атеем фармвраввввв маареегруягур КИС Д дур /вУР (С 2! и га э /т Рас.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
