Укрупненная схема изготовления имс

Укрупненная схема изготовления гимс

Error: Reference source not found

Error: Reference source not found

Особенности выполнения отдельных этапов изготовления микросхем Пластины для полупроводниковых микросхем и подложки для гибридных микросхем

В качестве основы ИМС используют полупроводниковые монокристаллические пластины. Монокристалл – это однородный кристалл, имеющий во всем объеме единую кристаллическую структуру и зависимость физических свойств от кристаллографического направления, т.е.анизотропию.

В полупроводниковой промышленности монокристаллы, как правило, получают методом Чохральского путем вытягивания из расплава кристаллической затравки. Расплав полупроводника смачивает затравку и удерживается на ней за счет сил поверхностного натяжения. Монокристалл растет при этом со скоростью до 80мм/час.

В микроэлектронике наиболее широко в настоящее время для изготовления ИМС применяется кремний. Используются также монокристаллы германия, арсенида галлия, сапфира, рубина и др. Кремний (Si) обладает алмазоподобной кубической кристаллической решеткой. Ее можно представить в виде двух взаимопроникающих гранецентрированных кубических решеток. Каждый атом кремния имеет 4 ближайших атома на расстоянии 0,23нм.

Резку монокристалла на пластины осуществляют абразивными дисками с режущей кромкой, покрытой алмазной крошкой. В результате получают пластины диаметром до120мм, в отдельных случаях до170мм с базовым срезом для ориентировки по кристаллографическому направлению. Толщиной 0,25 – 0.5мм. Затем пластины шлифуют, травят и полируют.

Подложки для гибридных микросхем это прямоугольные диэлектрические пластины из ситалла, керамики, стекла. Групповая подложка, как правило имеет размеры 60*48 мм и толщину 0,5-0,6 мм.

Подготовка подложек

Технологически чистой считается поверхность, которая имеет концентрацию загрязняющих примесей, не препятствующую получению заданных стабильных параметров микросхемы. Нежесткие требования к их содержанию –не более 10^-8 – 10^-7 г/см².

С точки зрения механизма все виды очистки можно разделить на физические и химические.

Физические – удаление загрязнений, растворением, отжигом ионной бомбордировкой.

Химические – загрязнение переводятся в новые химические соединения и удаляются.

Очистку подложек можно также разделить на жидкостную и сухую.

Сухие – финишная очистка, производится перед последующей операцией формирования структур М/С.

К физическим жидкостным относятся обезжиривание в органических растворителях и промывка в воде. К химическим жидкостным – обезжиривание в мыльных растворах и кислотное травление.

Сухие это финишные методы очистки. Их выполняют непосредственно перед напылением пленок в вакуумных установках. Физические – отжиг, ионное травление путем бомбардировки ионами инертных газов. Химические – газовое травление и плазмохимическое путем бомбардировки атомами или ионами активных газов.

Контролю подвергается только отдельные образцы, которые затем уже не идут в работу.

Общим для обоих видов подложек полупроводниковых и диэлектрических является очищение от загрязнений и обезжиривание. Особенностью подготовки полупроводниковых пластин кремния и других является кислотное травление поверхности на глубину от 5 до 30 мкм. Цель травления – удаление слоя с нарушенной при резке и шлифовании структурой. Поверхность пластин и подложек имеют шероховатость R_max ≤ 40 мкм.

Окончательная очистка от адсорбированных газов – это сухая очистка путем ионного распыления материала пластины. Она осуществляется непосредственно в рабочих камерах перед формированием структуры элементов.

Процессы, используемые при формировании структуры элементов микросхем

1. Диффузия

2. Эпитаксия

3. Ионная имплантация

4. Термическое окисление кремния

5. Осаждение диэлектрических слоев из газовой фазы

Все эти процессы применяются в производстве полупроводниковых микросхемах

6. Нанесение паст через сетчатый трафарет – применяется в производстве толсто-пленочных ГИМС

7. Напыление тонких пленок в вакууме

8. Литография:

8.1) Фотолитография

8.2) Электронолитография

8.3) Ионолитография

8.4) Рентгенолитография

1-й, 2-й, 3-й– это процессы легирования кремния и других полупроводников примесями атомов элементов 3-й группы таблицы Менделеева(бор-B, галлий-Ga, индий-In) и 5-й группы (фосфор-P, мышьяк-As, сурьма-Sb). Легирование проводится с целью получения областей с заданной электрической проводимостью.

4-й и 5-й – это процессы, используемые для получения изоляционных и маскирующих областей.

Все эти процессы (с1-го по 5-й) имеют общее свойство – это высокотемпературные процессы, выполняемые при температурах около 1000°C и выше.

7-й и 8-й процессы – это универсальные процессы. Они используются в производстве и полупроводниковых и гибридных микросхем. В полупроводниковых МС– для получения соединений между элементами и для получения контактных площадок. А в ГИМС для получения тонкопленочных пассивных элементов (R,C) и для получения проводников и контактных площадок.