Петров К.С. Радиоматериалы и радиокомпоненты (2003) (1152094), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Эффективность распыления оценивается коэффициентом распыления, который численно равен количеству атомов вещества, распыленных одним бомбардирующим ионом. Более прогрессивным является плазмохимическое травление, основанное на использовании химически активных частиц, получаемых в плазме газового разряда, которые, взаимодействуя с поверхностным слоем пластины, способны образовывать летучие соединения, удаляемые путем откачки. Наиболее часто для удаления 610, применяют газообразный четырехфтористый углерод СР,, который в плазме распадается на химически активные частицы — возбужденный атом фтора Р' и положительно заряженный радикал СР;: СР, + е-э СР; + Р' + 2е. Фтор взаимодействует с ЯО„в результате чего образуется ЯР,; 610, + 4Р— > ЬР„Т + О, Т.
Ионно-химическое травление сочетает достоинства ионного и плазмохимического травления. При этом способе травления физическое распыление интенсифицирует химические реакции, а химические реакции, ослабляя межатомные связи на поверхности подложки, увеличивают скорость распыления. ЛИтОГРафИЯ Литографией называют процесс формирования требуемой конфигурации элементов интегральных схем. Существует несколько разновидностей этого процесса.
Фотолитография основывается на использовании светочувствительных материалов — фотореэистов, которые могут быть негативными и позитивными. Негативные фоторезисты под действием света полимеризуются и становятся устойчивыми к травителям. В позитивных фоторезистах свет, наоборот, разрушает полимерные цепочки. При производстве ИМС пленку фоторезиста наносят на поверхность маски, которой может быть пленка 6) О„металлическая пленка или металлическая пластина. Необходимый рисунок элементов ИМС получают путем облучения фоторезиста светом через фотошаблон (рис. 6.40, а), представляющий собой прозрачную пластинку, на одной из сторон которой имеется позитивный или негативный рисунок элементов ИМС в масштабе 1:1. После облучения светом неполимеризованные участки фоторезиста удаляются, в результате чего образуется фоторезистивная маска с отверстиями (рис.
6.40, б), через которые осуществляется локальное воздействие на полупроводниковый кристалл или диэлектрическую подложку ГИМС. Таким воздействием может быть внедрение примеси, травление, напыление и т. д, Поскольку элементы ИМС формируются в определенной последовательности, то процесс фотолитографии повторяется многократно с использованием нескольких фотошаблонов. При этом рисунок каждого последующего фотошаблона должен быть точно совмещен с ранее созданным рисунком З52 Глава 6. Стр ктуры и технология интегральных микросхем элементов микросхемы. Для этого на каждом фотошаблоне имеются специальные знаки в виде квадратов, треугольников и т. д. Фоторвзнст щоз Рис.
6.40 Созданию фотошаблонав предшествует топологическое проектирование микросхемы, результатом которого является создание в увеличенном масштабе (100:1; 200;1; 500:1 или 1000:1) послойных топологических чертежей — фотоаригиналов, вычерчиваемых с помощью специальных устройств — координатографов, работающих в автоматическом режиме в соответствии с программой ЭВМ. Следующим этапом является фотографирование оригинала с уменьшением в 20 — 50 раз. В результате получают промежуточный фотошаблон.
После этого осуществляют фотографирование с уменьшением и мультипликацией рисунка, получая в итоге эталонный фотошаблон с матрицей одинаковых рисунков в масштабе 1:1. С эталонного шаблона методом контактной печати изготавливают рабочие фотошаблоны. Важнейшим параметром фотолитографии является разрешающая способность, которая оценивается максимальным числом раздельно воспроизводимых параллельных линий в пределах 1 мм. Минимальная ширина линии Ь определяет минимальные размеры областей в кристалле или на его поверхности. Величина Л ограничивается дифракцией света, не позволяющей получить Л меньше длины волны (для видимого светаХ 0,5 мкм). На практике облучение фоторезиста проводят ультрафиолетовыми лучами, имеющими Л = 0,310 — 0,450 мкм.
Повысить разрешающую способность литографии можно, применяя излучения с более короткой длиной волны, например, рентгеновские лучи с длиной волны 0,4 — 5 нм. Таким способом получают Л ~ 0,1 мкм. Электронно-лучевая литография базируется на облучении электронорезиста потоком электронов. Она может быть проекционной и сканирующей. В проекционной литографии на пути потока электронов ставится маска с отверстиями, выполненными в увеличенном масштабе (10:1).
Посредством фокусирующей системы уменьшенное электронно-оптическое изображение маски проецируется на подложку, на поверхность которой нанесен слой электронорезиста. При этом удается получить размер элементов до 0,25 мкм. 353 6.6. Технология изготовления ИЬ4С В сканирующей литографии по поверхности электронорезиста перемещается остросфокусированный электронный луч, включающийся и выключающийся по заданной программе. Минимальный размер элемента составляет 0,1 — 0,2 мкм, он ограничен минимальным диаметром луча. В ионно-лучевой литографии используется облучение ревиста потоком ионов. Она может быть проекционной и сканирующей.
При этом удается уменьшить размер элементов до 0,01-0,03 мкм. Ионна-лучевая литография позволяет наряду с экспонированием осуществлять очистку поверхности, травление, нанесение пленок. Она совместима с ионным легированием. 6.6. Технология изготовления ИМС Технологический процесс изготовления ИМ С представляет собой последовательный ряд базовых технологических операций. Особенностью этого процесса является интегрально-групповой метод производства, при котором на общей подложке одновременно создается большое количество одинаковых интегральных микросхем. При этом технологической обработке подвергается сразу несколько подложек. После того как процесс формирования микросхем на общей подложке завершен, производят проверку работоспособности каждой ИМС. Контроль осуществляется с помощью механических зондов — тонких игл, которые контактируют с контактными площадками микросхем.
Негодные ИМС отбраковываются. После контроля общую подложку разрезают на отдельные части, каждая из которых содержит одну микросхему. В полупроводниковой технологии эти части называют кристаллами, а в гибридной — платами. Кристаллы (или платы) устанавливают в корпус, периферийные контакты кристалла (платы) соединяют с внешними выводами корпуса, корпус герметизируют, маркируют и упаковывают в тару. Для каждого конструктивно-технологического типа ИМС разрабатывается свой технологический процесс. Изготовление тонкопленочных гибридных ИМС Типовые процессы тонкопленочной технологии основаны на вакуумных методах нанесения пленок и формирования конфигурации проводящих, резистивных и диэлектрических слоев с помощью масок и фотолитографии. Масочный метод заключается в нанесении каждого слоя тонкопленочной структуры через специальные трафареты (маски).
Пленка из напыляемого материала осаждается на подложке в местах, соответствующих расположению окон в маске. Маски изготавливают из бериллиевой бронзы толщиной 0,1 — 0,2 мм, покрытой слоем никеля толщиной 10 мкм. Рисунок 6.41 иллюстрирует последовательность формирования йС-схемы: 1. Напыление резисторного слоя 1 (рис. 6.41, а). 2. Напыление проводников и контактных площадок 2 (рис. 6А1, б). 354 Глава 6.
Структуры и технология интегральных микросхем 3. Напыление нижних обкладок конденсатора 3 (рис. 6.41, в). 4. Напыление диэлектрика 4 (рис. 6.41, г). 5. Напыление верхней обкладки конденсатора 5 (рис. 6.41, д). 6. Напыление защитной пленки 6 (рис. 6.41, в). 3 2 б в 2 4 б 2 6 2 в 4 д в Рис. 6.41 Метод фотолитографии основан на нанесении нескольких пленок различных материалов в виде сплошных покрытий и последующем получении конфигурации каждого слоя посредством фотолитографии. На рис. 6,42 показана последовательность формирования участка, содержащего резистор и контактные площадки: 1.
На поверхность подложки напыляют резистивный слой 1, затем слой хрома 2 и слой золота 3 (или меди), после чего на эти слои наносят фоторезист 4 (рис. 6.42, а). 2. С помощью первой фотолитографии осуществляют локальное травление золота (или меди) (рис. 6.42, б), затем локальные травления хрома (рис. 6.42, в). 3. С помо1цью второй фотолитографии проводят локальное травление резистивной пленки (рис. 6.42, г). 1 2 3 4 2 3 Сигал Сигал в Рис. 6.42 Изготовление толстопленочных гибридных ИМС Изготовление толстопленочных ГИМС основано на нанесении различных по со- ставу паст через сетчатый трафарет с последующим вжиганием пасты в подложку.
355 6.6. Технология изготовления ИМС Паста представляет собой композицию тончайшего порошка стекла (фритты), порошка резистивного, проводящего или диэлектрического материала с органическими растворителями, придающими пасте необходимую вязкость. Нанесение пасты проводится на установке трафаретной печати через трафарет, представляющий собой алюминиевую рамку с натянутой сеткой из нейлона или нержавеющей стали (рис. 6.43). На сетке методом фотолитографии создается рисунок элементов микросхемы. Продавливание пасты сквозь отверстия сетки осуществляется с помощью специальной лопаточки — ракеля. Рис. 6.43 После нанесения пасты проводится сушка в инфракрасных лучах при температуре 120 — 200 'С, в ходе которой улетучиваются органические растворители.
Затем подложки загружают в конвейерную печь, где происходит их постепенное перемещение из зоны с низкой температурой в зоны с высокой температурой. Пока температура плавно повышается от 200 до 800 'С, происходит выжигание органических составляющих. После того как подложки окажутся в зоне с температурой 800 — 900 'С, происходит расплавление фритты и образование суспензии с частицами проводящего, резистивного или диэлектрического материала Расплавленная фритта вместе с компонентами пасты вступает в сложное физико-химическое взаимодействие с материалом подложки, и происходит спекание пасты с подложкой, После спекания подложки плавно охлаждаются. В итоге на поверхности подложки образуется пленка толщиной 20-40 мкм.
Эпитаксиально-планарная технология Энитаксиально-планарная технология используется для изготовления полупроводниковых ИМС малой и средней степени интеграции. Технологический процесс состоит из ряда операций: 1. Пластину кремния р-типа диаметром 60 — 100 мм толщиной 0,2-0,4 мм с удельным сопротивлением 1-10 Ом см подвергают очистке и окислению. 2. Проводят первую фотолитографию, в результате в слое 810, образуются окна, через которые методом диффузии вводят примесь сурьмы на глубину 1-2 мкм, вследствие чего образуется и'-слой с поверхностным сопротивлением 15-50 Ом (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
