книги из ГПНТБ / Экономика и организация полупроводникового производства учеб. пособие

диодов.1 Технологический процесс получения приборов начина­ ется операциями производства полупроводниковых кристаллов.

Первой операцией процесса является ориентация слитков полупроводниковых материалов рентгеновским или световым методами. Ориентация осуществляется с целью определения угла отклонения той или иной кристаллографической плоскости от геометрической оси слитка. Ориентация слитков позволяет добиться .лучшей воспроизводимости параметров прибора от партии <к партии.

Следующими операциями получений кристаллов является резка слитков на пластины и их шлифовка и полировка. Резка слитков на пластины произіводится для получения заготовок (пластин) толщиной 0,і'5—1 мм. Резка осуществляется быстробегущей проволокой, а в последнее время кольцеобразной пи­

ной воде, часто с применением ультразвука, и сушка в среде очищенного и осушенного газа.

Для улучшения качества приборов и обеспечения воспро­ изводимости результатов кристаллы сортируют по размерным

являющийся собственно полупроводниковым прибором, образу­ ется при сплавлении, диффузии, вытягивании из расплава, электрохимическом осаждении соответствующих металлов при эпитаксиальном выращивании.

1 Изложение техпроцесса изготовления диодов и триодов дается до книге «Оборудование для производства полупроводниковых диодов и триодов» под ред. П. Н. Масленникова «Энергия», М., 1970 г.

58

После получения р-п — перехода очищают места выхода перехода, на поверхность кристалла, чтобы избежать шунти­ рующего влияния загрязнений. Очистка производится химиче­ ским, а иногда электрохимическим травлением. Для предохра­ нения от воздействия окружающей среды места выхода пе­ рехода на поверхность покрывают защитной пленкой.

Для получения выводов при производстве диодов и трио­ дов все чаще применяется вакуумное напылений металличе­ ских слоев.

При сборочных операциях производится сборка элементов, напайка кристалла на кристалл одержатель й ножку, присое­ динение выводов, герметизация в корпусе, а также заключи­ тельные операции покрытия, маркировки и упаковки готовых приборов.

Готовый прибор подвергается контролю и испытаниям по обширной программе.

Металлические детали (баллоны, фланцы, кристаллодержателн и др.), а также пластмассовые детали изготавливаются на прессовом оборудовании с использованием специальной вы­ сокопроизводительной оснастки. Для их очистки применяются различные процессы обезжиривания, травления, промывки а отяшга.

При производстве полупроводниковых приборов по мезатехнолотии, а также планарных триодов, твердых схем и при диффузии с маскировкой широко применяются процессы фо­ тографического получения рпсунка необходимой структуры на фоторезисте, нанесенном на окисленную поверхность пласти­ ны кремния. После смывания отдельных незадубленяых участ­ ков пленки фоторезиста и вытравливания защитной окиюной пленки производится диффузия примесей в «окна». Операции по окислению пластины, нанесению фоторезиста, его засветке, растворению, травлению окислов и диффузии могут повто­ ряться с целью получения базовой и эмиттерной областей.

Все, технологические операции по изготовлению полупро­ водниковых приборов объединены единым производственным процессом, в составе которого выделяются основные, вспомо­ гательные и обслуживающие^ процессы.

Основные производственные процессы направлены на из­ готовление полупроводниковых приборов, их деталей и дру­ гих составных частей. К основным процессам относятся:

— Заготовительные процессы, в ходе которых изготавлива­ ются металлические детали, металлостеклянные спаи и элект­ родные сплавы.

59

— Обрабатывающие процессы, включающие в себя произ­ водство пластин и кристаллов и процессы получения р-п — переходов различными методами, травления, защиту перехо­ дов и контроль их качества.

— Сборочные процессы включают •перацин присоединения кристаллов с образованными) в них переходами к крислвдигодержателюплн ножке, присоединения выводов электрода к электро­ дам перехода и выводам ножки, помещения перехода в баллон, герметизации, нанесения внешнего покрытия на корпус, лу­ жения выводов и маркировки готовых приборов. К сборочной стадии производственного процесса относятся и контрольно-из­ мерительные н испытательные операции, служащие для конт­ роля электрических параметров 'приборов, проведения механи­ ческих, климатических п электрических испытаний.

К вспомогательным процессам относятся операции, направ­ ленные на создание продукции, потребляемой! внутри пред­ приятия (инструмент, оснастка) и обеспечивающие необходи­ мые параметры технологических сред и энергоносителей (деиогаизованной воды, инертных газов, водорода,, воздуха и др.).

Обслуживающие процессы обеспечивают обслуживание основного и вспомогательного производства. К ним относятся складские, транспортные и некоторые другие работы.

§2. Организация производственного процесса

Всвоем анализе мануфактурного производства К. Маркс

указывал, что организация общественного труда обеспечива­ ется его качественным разделением и количественной пропор­ циональностью между отдельными процессами общественного производства. В современном производстве четкое взаимодей­ ствие всех звеньев производственного процесса может осно­

В основе организации производства на полупроводниковых предприятиях лежат научные принципы организации произ­ водственных процессов: специализация, прямоточшютъ, непре­ рывность, паріаллельнооть, пропорциональность и ритмичность. В той или иной степени эти принципы реализуются на всех предприятиях? полупроводниковой промышленности.

Принцип специализации представляет собой форму общест­ венного разделения труда и находит выражение в том, что производственный процесс изготовления приборов расчленя-

00

нии строто-ограничепной номенклатуры работ. В полупровод­ никовом производстве каждое рабочее место специализируется на выполнении определенной технологической операции. Это

Принцип прямоточности следует понимать как обеспечение кратчайшего пути, проходимого изделием по всем фазам про­ изводственного процесса, прямолинейнсто движения предметов труда по ходу технологического процесса. На полупроводнико­ вых предприятиях прямоточность достигается расположением цехов, участков, линий и рабочих мест в соответствии с пос­ ледовательностью выполнения операций производственного процесса.

Особенностью полупроводникового производства являетсято, что в сборочных цехах принцип прямоточности часто на­ рушается из-за технологической s специализации участков, особенно при изготовлении диффузионных приборов. Напри­ мер, пластины с диффузии поступают на участок фотолито­ графии, с фотолитографии возвращаются на участок диффу­ зии, после диффузии возможен возврат на участок химической обработки пластин п т. д.

Принцип непрерывности означает необходимость устране­ ния либо уменьшения всякого рода перерывов в'производстве данного конкретного изделия. Для полупроводникового! про­ изводства характерен высокий уровень непрерывности произ­ водственного процесса. Нарушение непрывиостп имеет место в связи с партионным характером обработки изделий и межопе­ рационным пролеживапием обрабатываемых предметов и з ©вязи с плохой синхронизацией процессов во времени. Сокращение и даже ликвидация перерывов достигается! при создании авто­ матических лоточных линий, где длительность операций строго синхронизирована и транспортировка изделий осуществляется автоматически не партиями, а чаще всего — подетально, по­ штучно. '

Параллельность как принцип организации производственно­ го процесса характеризуется тем, что отдельные операции шли процессы выполняются одновремено. Этот принцип находит свое полное воплощение в процессах, осуществляемых на по­ лупроводниковых предприятиях. Одним из примеров его реа­ лизации является применение групповой обработки на ряде

61

циональная производительность в единицу времени всех пропзводственных подразделений предприятия.

Принцип ритмичности требует обеспечения выпуска в рав­ ные промежутки времени равных, одинаковых количеств про­ дукции.

Организация производственного процесса на основе охарак­ теризованных принципов предполагает надлежащее сочетание производственных процессов в пространстве п во времени.

Сочетание частей производственного процесса в пространст­ ве обеспечивается структурой предприятия. Под производст­ венной структурой понимается совокупность производственных единиц предприятия, входящих в его состав, а также формы fcix взаимосвязи.

В составе полупроводникового предприятия выделяются основные и вспомогательные) цехп, обслуживающие хозяй­ ства.

К основным цехам относятся цехп, изготавливающие основ­ ную продукцию завода — полупроводниковые приборы. Ха­ рактер основных производственных процессов, а также уро­ вень специализации и кооперирования предприятия опреде­ ляет собой состав основных производственных цехов.

Основные цехи подразделяются на три группы: заготови­ тельные, обрабатывающие и сборочные.

Заготовительные цехп осуществляют предварительное фор­ мообразование частей приборов. На большинстве полупровод­ никовых заводов заготовительная фаза производственного про­ цесса невелика по объему и особые заготовительные цехи не создаются. Заготовительные операции выполняются на специа­ лизированных участках обрабатывающих цехов. Так, в штам­ повочном цехе выделяется участок порезки материалов, в дру­ гих цехах — участок порезки слитков полупроводниковых ма­ териалов и т. д. Поскольку в полупроводниковом производстве процессы получения металлических и пластмассовых деталей относятся к заготовительным процессам, с определенной •долей условности штамповочный цех может быть отнесен к загото­ вительным цехам. Обрабатывающими цехами в условиях по­ лупроводникового предприятия являются цехи изготовления кристаллов и цехи покрытий. К сборочным цехам относятся цехи сборки дискретных полупроводниковых приборов и ин­ тегральных схем. Название «сборочный цех» несколько услов-

62

•ыое в полупроводниковом производстве, так как в сборочном цехе полностью выполняются такие обрабатывающие процессы как диффузия и фотолитография.

Вспомогательными цехами полупроводникового завода яв­ ляются инструментальный цех, цех по изготовлению нестан­ дартного оборудования, ремонтно-механический и олектро-ре- монтаый цехи, энергетическое хозяйство завода.

Обслуживающие хозяйства — это складское хозяйство за­ вода, транспортная служба, служба контрольно-измерительной аппаратуры, некоторые заводские лаборатории.

Рациональная организация производства во времени обес­ печивается установлением эффективных форм движения пред­ метов труда в ходе производства.

Производственным циклом изготовления тех или иных де­ талей или изделий называется календарный период времени, в течение которого этот предмет трз^да проходит все стадии об­ работки (или сборки) от цервой производственной операции до выпуска готовой продукции. Длительность производственного цикла изделия выражается в календарных днях или часах. Производственный цикл полупроводниковых приборов состав­ ляет 20—30 дней. В наиболее общей форме длительность про­ изводственного цикла включает в себя затраты времени на выполнение технологических операций, время естественных процессов, контрольных и транспортных операций, время пе­ рерывов. Перерывы подразделяются на перерывы, связанные с режимом времени работы, и перерывы, вызванные межопера­ ционным пролеживанием деталей и изделий.

В практических расчетах в условиях полупроводникового производства длительность производственного цикла опреде­ ляется путем суммирования времени выполнения технологи­ ческих операций, времени естественных процессов и межопе­ рационного лролеживания. Отдельно рассчитывается цикл де­ талей и производственный цикл прибора.

Производственный цикл детали рассчитывается на партию деталей, размер которой определяется по формуле:

63

Месячная потребность в деталях рассчитывается по фор­

~ (^тех ~~г tecT ~Ь hi оЖпер)

с- количество рабочих мест, занятых изготовлением партии деталей на данной операции;

В- коэффициент, учитывающий параллельность при движении партии деталей, рассчитывается по фор­ муле:

где а — количество операций по изготовлению детали.

Время естественных процессов рассчитывается и включа­ ется в расчет на основе действующих технологических инструк­ ций," а время пролеживания устанавливается опытным путем. На одном из предприятий время межолерационного пролежи­ вания принято равным двум часам после каждой операции про­ цесса, кроме операций, после которых пролеживапие не разре­ шается по технологическому процессу.

64-

ч

10.Проверка ЭП н/в—0,737

11.Приварка электродного вывода н/в-5,833

12.Контроль внешнего вида н/в—1,0

13.Контроль арматуры, собранной н/в на 50 шт.—0,065

16.Контроль кольцевой сварки 2% н/в на 20 шт.—0,019

17.Обжим коваровой трубки н/в—0.467

18.Отрезка никелевой трубки

-н/в-0,538

19.Проверка обжатой трубки н/в—0,56

20.Проверка на герметичность н/в—0,93

21.Контроль гермет. в масле 5% н/в на 50 шт.—0,041

66: