Каленик Д.В. Технология материалов электроники. Часть 1 (2001) (1152092), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Планарные структуры (рис. 2.54, б) формируются намонокристаллической подложке, которая впоследствии удаляется сошлифовкой.Для создания токопроводящих пленочных шин и резисторов используютсялегированные слои поликристаллического Si c поверхностным сопротивлениемρ = ٱ20…60 Ом. Легирование слоев производится либо одновременно сосаждением, либо последующей диффузией. Преимущества поликристаллическихшин по сравнению с металлическими: резко повышается плотность элементов ибыстродействие БИС. Разработано большое количество модификаций этогометода.Литография (рисунок на камне буквально) – процесс формирования отверстийв масках на поверхности пластины для локального легирования, травления,окисления, напыления и других операций планарной технологии.
При планарнойтехнологии, все без исключения технологические операции производятся только содной стороны, на одной плоскости. На рис. 2.55, а, показана в разрезеконструкция биполярного транзистора, изготовленного по планарной технологии,на рис. 2.55, б, тот же планарный транзистор (вид сверху). Ведущую роль втехнологии микросхем занимает фотолитография, основанная на использованиисветочувствительных полимерных материалов – фоторезистов.
Под действиемсвета фоторезист полимеризуется и становится нерастворимым. После локальнойзасветки(экспонирования)растворяютсянезасвеченныеучастки.Экспонирование осуществляется с помощью кварцевой лампы (длина волныλ=0,28 мкм, ультрафиолет), поскольку это соответствует максимальнойчувствительности фоторезиста. Рисунок маски задается фотошаблоном –стеклянной пластиной, на одной из сторон которой нанесена тонкая непрозрачнаяпленка (Cr, Cr2O3) требуемой конфигурации. В связи с групповыми методамисоздания ИС, на шаблоне имеется матрица одинаковых рисунков, соответствующих отдельным ИС в масштабе 1:1 (рис. 2.56). На рис.
2.57, на примереполучения маски SiO2, показаны основные этапы процесса фотолитографии. Несколько капель раствора наносятся на поверхность SiO2, центрифугой онраспределяется на поверхности тонким слоем (∼1 мкм) и сушится. На пластинунакладывают фотошаблон (ФШ) рисунком к фоторезисту (ФР) и экспонируют(рис. 2.57,а). После проявления (растворение незасвеченных участков, рис.1132.57,б), получается резистивная маска, через которую травится слой SiO2, затемФР удаляется (рис.
2.57,в). При создании ИС фотолитография проводитсямногократно, для чего требуется комплект фотошаблонов. Каждый из них задаетрисунок отдельных слоев (базовых, эмиттерных, коллекторных, проводников –см. рис. 2.55). Созданию ФШ предшествует топологическое проектированиемикросхемы с помощью САПР на основе электрической принципиальной схемы.Процессизготовленияначинаетсясвычерчиванияфотооригиналов(топологические чертежи одной микросхемы в масштабе 500:1) с высокойточностью на координатографе.
Последние работают в автоматическом режиме, всоответствии с управляющей командой ЭВМ. Габаритные размеры – до 1 м приточности вычерчивания ±25 мкм. Затем, фотографируя с редуцированием в 50 раз,получаем промежуточный фотошаблон, который в свою очередь фотографируютс уменьшением в 10 раз и, осуществляя мультипликацию (в фотоповторителях),получаем эталонный фотошаблон с матрицей одинаковых рисунков в масштабе1:1.
С эталонного ФШ методом контактной печати изготавливаются рабочиешаблоны (его хватает на ∼75 наложений). Из–за многоступенчатости происходитнакопление дефектов в рисунке. Сократить число ступеней (до одной) позволяетпроекционная фотолитография с пошаговым экспонированием. Важнейшимпараметром фотолитографии является разрешающая способность – раздельновоспроизводимые параллельные отверстия в маске на длине 1 мм.
Часторазрешающая способность характеризуется минимальной шириной линийрисунка ∆. Она определяет минимальные размеры областей в кристалле ирасстояния между ними – так называемые топологические размеры.Принципиально невозможно ∆<λ≈0,5 мкм (для видимого света), мешаетдифракция. На практике ∆>λ (∆=1мкм при λ=0,4). Причина – рассеяние света вфоторезисте при экспонировании, несовпадение размеров в масках и т.д. Припоследовательных фотолитографиях, большое значение имеет точностьсовмещения масок. Для совмещения на каждом ФШ имеются знаки (кресты,квадраты). При визуальном совмещении, допуск на совмещение δ=∆.Автоматические методы совмещения основаны на интерференции лучей,отраженных от знаков пластины и шаблона, при этом δ<<∆. Для уменьшения ∆,при изготовлении СБИС, применяется рентгеновское облучение с λ=1нм.
Поскольку фокусирующих систем для рентгеновских лучей не существует, то рентгенолитография – контактная. Электроннолучевая литография использует облучение резиста электронами, этот способ используется также для изготовлениярентгеношаблонов. В сканирующей электроннолучевой литографии шаблонотсутствует, а экспонирование осуществляется перемещением по поверхностипластины остросфокусированного электронного луча, включаемого ивыключаемого по программе с помощью ЭВМ.
Однако, разрешающаяспособность электроннолучевой литографии ограничена (∆=0,1…0,2 мкм).Лучшие показатели имеет ионно–лучевая литография. Чувствительность резистовк ионному облучению много выше, чем к электронному, и соответственно,допустимы пучки ионов с малым диаметром (0,01 мкм). Меньшее рассеяние114115116ионов в резисте позволяет добиться чувствительности ∆ до 0,01 мкм, системыионно–лучевой литографии технологически совместимы с установками ионноголегирования.
В перспективе, легирование остросфокусированным сканирующимионным пучком позволит отказаться от масок и резистов.Сборка микросхем. Для разделения пластин на кристаллы производится скрайбирование – нанесение сетки взаимно перпендикулярных рисок глубиной 10…15мкм тонким алмазным резцом. Затем пластины раскалывают, помещая их на мягкую прокладку и прокатывая резиновые валики в направлении рисок, при этомнеизбежно возникает брак.
Для сокращения брака, в производстве СБИСприменяется немеханическое скрайбирование лазерным лучом (риски до 0,1…0,2мм) и сквозное анизотропное травление. Эти способы обеспечивают резкоесокращение брака и легче автоматизируются. Далее кристаллы устанавливают вкорпуса, прикрепляют к основанию пайкой легкоплавким стеклом. Тонкимизолотыми проволочками (∅=0,02…0,05мм) соединяют контактные площадкикристалла с выводами корпуса методами сварки под давлением (например,термокомпрессией).
Это наиболее сложная операция и при большом числевыводов велик процент брака. Выполнение операции вручную подстереомикроскопом очень непроизводительно. Поэтому, автоматизациятехнологических операций заключительного цикла имеет особое значение.Существует большое число типов корпусов (ГОСТ 17467-88), по применяемымматериалам они подразделяются на металлокерамические, керамические,металлостеклянные, стеклянные, металлополимерные, полимерные.
Однако, впоследнее время все чаще отказываются от корпуса и для герметизации кристаллаИС применяют заливку герметизирующим компаундом (на основе эпоксидных идругих смол, смотри раздел 5).117ЛИТЕРАТУРА1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.12.13.14.15.16.Материалы микроэлектронной техники /Под ред. В.М. Андреева. –М.: Радиои связь, 1989.Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники. –М.: Высшаяшкола, 1986.Епифанов Г.И. Физика твердого тела. –М.: Высшая школа, 1977.Нашельский А.Я. Технология спецматериалов электронной техники.
–М.:Металургия, 1993.Левинштейн М.Е., Силин Г.С. Барьеры. –М.: Наука, 1987.Носов Ю.Р. Дебют оптоэлектроники. –М.: Наука, 1992.Технология конструкционных материалов /Под ред. А.М. Дальского.– М.:Машиностроение, 1993.Технология производства материалов магнитоэлектроники /Под ред.Л.М. Летюк, А.М. Балшов, Д.Г.
Крутогин и др. –М.: Металлургия, 1994.ГОСТ 8.377-80 Материалы магнитомягкие. Методика выполнения измеренийпри определении статических магнитных характеристик.ГОСТ 10007-80 Фторопласт-4. Технические условия.ГОСТ 10160-75 Сплавы прецизионные магнитомягкие. Технические условия.ГОСТ 10994-74 Сплавы прецизионные марки.ГОСТ 12119.0÷ГОСТ 12119.8-98 Сталь электротехническая. Методыопределения магнитных и электрических свойств.ГОСТ 16153-80 Германий монокристаллический. Технические условия.ГОСТ 19658-81 Кремний монокристаллический в слитках.ГОСТ 21559-76 Материалы магнитотвердые спеченые на основередкоземельных элементов.118ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………..31.СОСТАВ, СТРУКТУРА И СВОЙСТВА МАТЕРИАЛОВ1.1.Состав материала……………………………………………………………...51.2.Особенности строения твердых тел………………………………………...231.3.Свойства материалов………………………………………………………...322.ПРОВОДНИКИ2.1.
Физические процессы в полупроводниках…………………………………...472.2. Элементарные полупроводники……………………………………………….752.3. Полупроводниковые соединения……………………………………………...902.4. Типовые технологические операции и процессы в производствеполупроводниковых микросхем………………………………….………….100ЛИТЕРАТУРА……………………………………………………………………….118119.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
