Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Третья используется для г г а1 нлурплт ар рис. 5Л5. Последовательность основных технологимеских операций микросхеи ннукекционно.полевой логики: п полупровод нко ая структура на беззпнтаксиал ной подлом. ке после опер пна ме есной ни пиеской бр ботик. комврес. мо им о онислен я, ф . гогрвфин обив т и затвора н ии скора, гюнггого л ир б ро н ерер редел яаи примеси пу ем сап и с о о м а, б — фгполитогр фия б.
ст б и тока, стока, и -ы н, ио н л г рованы ф сфор и ммм а г ислиоб, о фер, в вскр ти кон а пгык опон, создание ком. иутааии, окисе, преминя, У в подломка л -типе, 3- металлизапия, б— з и ныб лиы нгрик Г л а в а 9. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАРШРУТЫ ПРОИЗВОДСТВА ГИБРИДНЫХ МИКРОСХЕМ И МИКРОСБОРОК 9.1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ МАРШРУТЫ ПРОИЗВОДСТВА ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ГИБРИДНЫХ МИКРОСХЕМ вскрытия окон, и четвертая фотолитография — для формирования рисунка разводки. Для формирования активной структуры на элементах ИПЛ необходимо провести две операции легирования: примесью р-типа проводимости (например, В, ВРх) для формирования областей затвора н инжектора н затем примесью и-типа проводимости для формирования областей истока, стока н проводящих шин и+-типа.
В качестве материалов разводки мокнут применяться алюминий, легированный полнкремннй, силицпды тугоплавкнх металлов. Применение последних предпочтительнее, так как они более подходят. для структур микросхем с мелкозалегающими слоями и имеют . и' высокую удельную проводимость. Быстродействие микросхем ИПЛ-логики, изготовленных по описанному выше маршруту, ограничивается в первую очередь длиной канала нормально закрытого полевого транзистора, которая в свою очередь определяется минимальным проектным топологнческим размером, Минимальный проектный топологнческий размер, как и во многих других случаях полупроводниковой технологии, определяется разрешающей способностью фотолитографии и боковой диффузией при термообработке ионно-легированных областей, Пропор-".
циональное уменьгяение всех размеров, горизонтальных и вертуукальных, переход к субмикронным размерам позволяет резко поднять быстродействие схем ИПЛ. 254 Совокупность технолоюуческих операций, составляющих маршрут производства тонкопленочных гибридных микросхем, направлена на подготовку поверхности подложки, нанесение пленок на подложку и формирование конфигураций тонкопленочных элементов, монтаж и сборку навесных компонентов, защиту н герметизацию изделия от внешних воздействий. Принцип создания простейшей тонкопленочной микросхемы показан на рнс.
9.1. Важную роль при изготовлении гибридных микросхем играют контрольно-проверочные мероприятия, осуществляемые в цехе (межоперационный контроль) и в отделе технического контроля (контроль готовых изделий). Очень большое значение имеют операции подготовки производства: изготовление комплекта масок и фотошаблонов, приобретение или изготовление, проверка и подготовка компонентов и др. Нанесение пленок на подложку осуществляется термическим испарением в вакууме н конденсацией их паров на поверхности подложки ионным распылением мишеней из наносимых материалов, химическим осаждением пленок из газовой фазы.
Для формирования конфигураций проводящего, резистнвного и диэлекрического слоев используют различные методы: масочный, фотолитографическнй, электронно-лучевой, лазерный. Наибольшее распространение получили два первых способа, а также их комбинации. Масочный метод -- самый простой. Он заключается в нанесении каждого слоя тонкопленочной структуры через специальный трафарет (съемную маску), с определенной точностью повторяющий геометрию проводящих, резистивных или диэлектрических элементов микросхемы Прн масочном методе рекомендуется такая последовательность формирования слоев для изготовления ГИС, содержащих резисторы, проводники, пересечения пленочных проводников, конденсаторы. Напыление: 1) резисторов; 2) проводников и контактных площадок; 3) межслойной изоляции; 4) проводников; 5)нижних обкладок конденсаторов; 6) диэлектрика; 7) верхних обкладок конденсаторов; 8) защитного слоя.
При отсутствии конденсаторов исключаются операции 5 ... 7, а при отсутствии пересечений — операции 3, 4. В 255 Рнс. 9Л. Принцип изготовления простейшей гибридной мнкросхемы, содержащей резистор, конденсатор, проводники н навесной трвн- знстор масочиом методе операции нанесе)Гасни иия пленки и формирования конфи- гураций элементов совмешецы, т. е.
а) выполняются одновременно. Пленка из напыляемого материала осаждается на подложке в местах, соответствуюьцих рисунку окон в маске. В качестве материала съемб) иой маски используют ленту бериллиевой бронзы толщиной 0,1 ...0,2 мм, покрытую слоем никеля толп!иной около 10 мкм Съемные р з маски изготавливаются в отдельном технологическом процессе при подго.Р~ товке производства и используются многократно.
б) Поскольку съемные маски имеют сравнительно большую толщину (для обеспечения необходимой их жесткости), их края затеняют прилегающие к ним участки подложки. За счет неплотного прилегания маски и подложки возникает зазор между мас-' кой и подложкой, приводяШий к подг) пылу. Кроме того, с помощью съемных масок нельзя получать замкнутый рисунок (например, кольцо). г(ем сложнее конфигурация пленочных элементов, тем ниже точность их, б) изготовления.
Нанесение пленок че- ' рез съемные маски осуществляется либо термическизз испарением в вакууме, либо ионно-плазменным распылением. Несмотря на указанные недостатки метод съемной (свободной) маски является самым простым, технологичным и достаточно произвол ител ьны м Метод фотолитографии позволяет получить конфигурацию элементов любой сложности и имеет большую точность по сравнению с масочным, но более сложен, так как включает большее число прецизионных операций. При использовании фотолитографии процессы нанесения и формирования пленочных элементов во времени разделены.
Существует несколько разновидностей фотолитографии. Метод прямой фотолитографии состоит в следующем: нанесение сплошной пленки материала элемента, формирование поверх нее фоторезистивной контактной маски, стравливание через окна в фоторезисте лишних участков пленки. Контактная маска из фоторезиста или другого материала, более стойкого к последующим технологическим воздействиям, воспроизводит рисунок фотошаблона на пленке. Принцип создания тонкопленочной микросхемы, содержащей резисторы, проводники и контактные площадки, с использованием метода прямой фотолитографии представлен на рис. 9.2.
После нанесения в вакууме сплошной пленки резистивного материала проводится фотолитография. На рис. 9.2, а зачерчены области, не подвергаюпгиеся воздействию актиничного излучения при фотолитографии, т. е., по существу, это рисунок первого фотошаблона. Экспонированный фоторезист удаляется (растворяется), и пленка резистивного материала стравливается на участках, не заьцищенных фоторезистом.
Затем на подложки наносится в вакууме сплошная пленка алюминия. Г!ри помоши фотолитографии и травления эта пленка осгается только в областях контактных площадок и провод- Щ е) Рнс. 9.2. Принцип изготовления тонкопленочной мнкросхемы методом прямой фото- лнтографнн 9 зак з1з 257 256 д) д) а> е) б) б) ников (рис. 9.2 б, участки проводяшего материала и соответствую-, щие им участки фотошаблона зачернены). При этом сформированные на предыдущем этапе резисторы не повреждаются.
После нанесения поверх проводящих элементов н резисторов защитного слоя стекла проводится еше одна, третья фотолитографическая обработка (рис. 9.2, в), в результате которой стекло снимается над контактными площадками и по периметру платы, где очищается дорожка для скрайбирования и последуюшего разделения подложки на платы, Сформированная таким образом пленочная структура показана на рис. 9.2, г. г) Рис. 9.3.
Технологический процесс производства тонкопленочной гибридной микро.- схемы комбинированным методом 958 ч Комбинированный (масочный и фотолитографический) метод. При совместном использовании масочного и фотолитографического методов для тонкопленочных микросхем, содержащих резисторы, проводники и конденсаторы используют два варианта технологических маршрутов. Первый вариант содержит следующую последовательность операций (рис. 9.3, а...з); напыление резисторов через маску; напыление проводящей пленки на резнстивную; фотолитография проводяшего слоя; поочередное напыление через маску нижних обкладок, диэлектрика и верхних обкладок конденсаторов; г) 3) рис.
9 4. Технологический процесс производства тонкопленочной гибридной микро. схемы комбинированным методом (масочным и двойной фотолитографии) 9 259 л2203 д) нанесение защитного слоя; монтаж навесных компонентов с жесткими выводами. Второй вариант состоит из таких операций (рис. 9.4): напыление сплошных резистивной и проводящей пленок; фотолитография и селективное стравливание проводящего слоя, напыление через маску нижних обкладок, диэлектрика и верхних обкладок конденсаторов; нанесение защитного слоя; монтаж навесных компонентов.
Рекомендации по применению методов изготовления тонкопленочных ГИС. Масочный метод применяют прн мелкосерийном и серийном производстве. Точность изготовления ут'-и С-элементов-- ф!О огУз. ФотолитогРафнческий метод использУют в массовом пРоизводстве. достижимая точность изготовления резисторов -~-! гузго Комбинированный (масочный и фотолитографический) способ применяют при серийном и массовом производстве. Максимальная разрешающая способность при изготовлении пленочных элементов 50 мкм, точность изготовления резисторов и конденсаторов ~! и -ь!О ог,', соответственно. Любой из указанных технологических маршрутов содержит операции монтажа навесных элементов на подложку н разварки их выводов. 9.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
