Тема I Этапы производства и оптимизация интегральных схем

1.1.Основные этапы производства полупроводниковых ИС.

1.1.1.      Характеристика технологических процессов производства ИС.

1.1.2.      Технологические операции получения кристалла (чипа) будущей ИС.

1.1.3.      Операции сборки и корпусирования ИС

 

1.2.Оптимизация стоимости одного активного элемента в составе БИС.

1.2.1.      Стоимостные характеристики операции получения кристалла и сборки ИС.

1.2.2.      Вероятностные характеристики получения годной ИС.

1.2.3.      Минимизация стоимости изготовления одного элемента ИС.

1.2.4.      Пути экономически обоснованного увеличения степени интеграции.

 

1.3. Интегральные схемы на КМДП.

1.3.1.   КМДП - элемент микромощной микроэлектроники.

1.3.2.   Конструктивные особенности КМДП ИС.

1.3.3.   Элементы схемотехники КМДП ИС.

1.3.4.      Ограничения на уменьшение размеров традиционных МДП элементов ИС.

1.3.5.      Полевые транзисторы с барьером Шотки.

 

1.4.Сверхмалогабаритные полевые транзисторы.

1.4.1.   Кремниевый транзистор на изолирующей основе.

1.4.2.      Полевые транзисторы на основе структуры "кремний на сапфире".

1.4.3.      Полевой транзистор с р -каналом длиной 50 нм.

 

1.5.Тенденции развития полупроводниковых интегральных схем

1.1. Основные этапы производства полупроводниковых ис.

Речь пойдет о монолитных (не ГИС) интегральных схемах ИС- БИС.

По ГОСТу – монолитную ИС называют полупроводниковой ИС (Это неудачный термин!). В современной электронике монолитная ИС может быть не только полупроводниковой, но и сверхпроводниковой или сегнетоэлектрической.

 

1.1.1. Характеристика технологических процессов производства ис.

Все операции изготовления БИС можно разделить на 2 большие группы:

I – изготовление кристалла (чипа).

II – монтаж кристалла в корпус и контроль параметров готовой ИС.

From IEEE Standard Dictionary:

            Chip is a small unpacked functional element made by subdividing a wafer of semiconductor material.

Из обычного англо-русского словаря:

            Chip – щепка, лужа, тонкий кусочек.

 

1.1.2. Технологические операции получения кристалла (чипа) будущей ис.

 

 

 

 

1.  Резка  монокристаллической були кремния (Si) на пластины.

D = 30, 60, 90, 150, 300мм

30-90 – теперь не бывает.

h = 200 - 500 мкм (0.2 – 0,5 мм)

Обработка поверхности (шлифовка, полировка)

 

2.        Формирование транзисторных структур.

Засветка, травление фоторезиста.

Травление SiO₂ через окно, удаление фоторезиста.

Легирование Si через окно в SiO₂

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Металлизация, напыление алюминия 

 

  Нанесение  фоторезиста

Засветка

Травление фоторезиста

Травление металла через окна в фоторезисте

 

3.        Контроль кристаллов

 

линия разреза

d₁~d₂~ 1-3 см

 

 

В настоящее время D = 30 см .    Площадь шайбы: D²/4  = 707 см²        

N – число ИС (кристаллов)

Следует учесть размещение кристаллов на пластине (шайбе) кремния.

С учетом краев шайбы, реально N  120.

Испытание и разбраковка кристаллов (чипов) проводится до резки пластины на специальном стенде, который позволяет подключиться к каждому кристаллу отдельно.