§ 3.4. Поняття пpо технологiю виготовлення мiкpосхем Напівпровідникові мс

В них всі елементи та міжелементні з'єднання виконані в об'ємі та на поверхні частинки напівпровідника, який називають кристалом МС. Основним матеріалом МС є кремній, Це пов'язано з властивостями діоксиду кремнію SiO₂, який отримують на поверхні кристалу окисленням. Шар діоксиду використовується в якості масок при локальному легування кремнію домішками, для ізоляції окремих елементів, а також для захисту кристалу від впливу навколишнього середовища. Велика ширина забороненої зони p-n переходу дозволяє створювати МС, які здатні працювати при температурах до 125 ⁰С. За активний елемент в них викоpистовують бiполяpний або метал - окисел - напівпровідниковий (МОН) тpанзистоp. У вiдповiдностi з цим напiвпpовiдниковi МС подiляють на бiполяpнi та МОН мiкpосхеми.

Створення МС починається з підготовки напівпровідникових пластин. Їх отримують розрізанням монокристалічних напівпровідникових злитків циліндричної форми. Потім пластини шліфують, полірують, піддають хімічному травленню для усунення верхнього дефектного шару та отримання дзеркальної поверхні з виступами не більше 0,03...0,5 мкм. Діаметр пластин може досягати 300 мм при товщині 0,5 мм. На одній пластині будуть одночасно розташовані сотні та навіть тисячі кристалів МС.

Наступні операції, можна розділити на два етапи: 1 - процес обробки пластин, 2 - скла­дально - контрольний. На першому етапі використовуються операції:

Епітаксія - це процес нарощування на пластину монокристалічного шару епітаксіональної плівки, який точно копіює її структуру та кристалографічну орієнтацію.

Дифузія домішок - це технологічна операція легування - введення домішок в пластину або епітаксіональну плівку.

Термічне окислення дозволяє отримати на поверхні кремнієвих пластин плівку діоксиду кремнію SiO₂.

Нанесення тонких плівок, що використовуються в гібридних та напівпровідникових МС для створення з'єднань між елементами, контактних площадок, резисторів, конденсаторів невеликої ємності та ізоляції елементів один від одного.

Будь якій з перерахованих операцій передує нанесення на пластину відповідної маски. Маска є захисним шаром з отворами потрібної конфігурації через які здійснюється локальне легування, травлення, окислення, нанесення плівок та інші операцій. Після виконання операції маску змивають і наносять наступну, іншої конфігурації для виконання наступної операції.

Процес отримання отворів в масках називається літографією. Літографія в значній мірі виз­начає рівень технології, який характеризується мінімальним топологічним розміром. Зараз цей розмір порядку 0,150,5 мкм.

Провідну роль в технології виготовлення МС займає фотолітографія, яка основується на використанні світлочутливих полімерних матеріалів - фоторезистів. Ці фоторезисти під дією світла стають нерозчинними в проявниках. Рисунок майбутньої маски задається фотошаблоном. Фотошаблон креслять з великим масштабом збільшення порядку 500 : 1. Можливості фотолітографії обмежуються відносно великою довжиною хвилі світла видимого спектра (  0,4 … 0,8 мкм), тому в останній час використовуються рентгенівська та електронно - променева літографія.

На складально - контрольному етапі пластини попередньо потрібно розділити на окремі кристали. Для цього пластини піддають процесу скрайбування - нанесенню взаємно перпендикулярних рисок з потрібним шагом. Скрайбування може бути механічним, тонким алмазним різцем, з допомогою лазерного променю, з застосуванням анізотропного травлення. Окремий кристал потрібно помістити в корпус, підпаяти виводи та герметизувати. Корпуси бувають металокерамічні, керамічні, металоскляні, скляні, металополімерні, пластмасові та полімерні (типи корпусів приведені в порядку зниження вартості та надійності). Контактні площадки кристалу МС з'єднують з виводами корпуса тонкими золотими провідниками діаметром 20...50 мкм. При виготовленні ВІС та НВІС їх кристали попередньо контролюють для зниження відсотку браку. Після з'єднання корпус з кристалом герметизують.