Подложки для
микроэлектроники
Вид пластин с различной ориентацией поверхности и типом проводимости
Технологический процесс изготовления биполярного транзистора
Определение положения p-n-перехода
Задачи, решаемые при производстве микроэлектронных приборов
•создать в объеме и на поверхности максимальное количество областей заданной структуры и состава
•создать в объеме тела слои с определенными свойствами (толщина, геометрия и т.д.)
•Операции, связанные с формированием слоев.
•Операции, связанные с формированием геометрии.
Основные операции микротехнологии
•Нанесение вещества (газовая и жидкостная эпитаксия, нанесение из газовой фазы, плазменное осаждение и др.);
•Удаление вещества (жидкостное и плазменное травление, шлифование и полировка);
•Модифицирование вещества (окисление, диффузия и ионная имплантация);
•Создание рисунка топологии.
Годы |
1960 – 1970-е |
1980-е |
1990-е |
2000-е |
Размер |
30 ÷ 3 |
3 ÷ 1 |
1 ÷ 0,25 |
0,25 ÷ 0,04 |
элементов, мкм |
|
|
|
|
Тип |
С зазором или |
Проекционная |
20 – 25 литографий |
Проекционная |
Литографи- |
проекционная с |
сканирующая на λ = |
|
сканирующая на λ = |
ческого |
1х увеличением |
365 нм, 10 – 15 |
|
248 нм для получения |
процесса |
на λ = 436 нм, < |
литографий |
|
размеров 0,25 мкм, 30 |
|
10 литографий |
|
|
литографий для |
|
|
|
|
сложных КМОП-схем |
|
|
|
|
|
Основные |
Жидкостное |
Плазменное травление |
Использование |
Маски с фазовым |
технологии |
травление, |
на критических этапах, |
плазмы высокой |
сдвигом для размеров |
|
диффузия, |
ионная имплантация, |
плотности в процессах |
0,18 мкм |
|
процессы – |
часть процессов – |
осаждения и |
|
|
групповые |
индивидуальные, |
травления, ХМП для |
|
|
|
планаризация с |
планаризации слоев |
|
|
|
использованием |
оксида |
|
|
|
резиста и стекол |
|
|
|
|
|
|
|
Металлизация |
Один уровень, |
Два уровня |
Для damascene |
Медь – стандартная |
|
алюминий |
металлизации |
структур метал- |
металлизация для схем |
|
|
|
лизация – Cu, в |
с высокими |
|
|
|
логических схемах до |
характеристиками |
|
|
|
7 уровней |
|
|
|
|
|
|
Используемые |
Si, Ge, O, N, P, B, |
Силициды, As, Cu, Ti, |
GaAs |
Co (CoSi2), F (SiOF), |
материалы |
Al |
W (TiW) |
|
Ta (TaNSi д/э для Cu), |
|
|
|
|
д/э с низким k в |
|
|
|
|
схемах с многослой- |
|
|
|
|
ной металлизацией |
|
|
|
|
|
Размер |
1” – 3” |
100/125/150 мм |
150 – 200 мм |
300 мм |
подложки |
|
|
|
|
Классификация процессов
|
|
|
|
|
П |
|
микротехнологии |
|
|
|
Характер |
Механический, |
|
|
р |
|
процесса, |
термический, химический, |
|
и |
Физико- |
физическая |
корпускулярно-полевой |
|
з |
сущность |
|
|
|
н |
химические |
|
|
|
|
|
|
||
а |
|
Способ |
Тепло, излучение, поле, |
|
к |
|
|||
и |
|
активации |
катализ |
|
п |
|
Вид процесса |
Нанесение, |
удаление, |
р |
|
|||
о |
|
|
модифицирование |
|
ц |
Структурно- |
|
|
|
е |
топологическ |
Характер |
Тотальные, |
локальные, |
с |
ие |
селективные: |
и |
|
с |
|
протекания |
избирательные |
|
а |
|
|
анизотропные |
|
|
|
Производственн |
Индивидуальные, |
|
|
|
ая организация |
групповые |
|
|
|
Временная |
Дискретные, непрерывные, |
|
|
|
организация |
дискретно-непрерывные |
|
Системная модель технологического процесса
Контролируемые параметры:
•толщина слоев,
•структура слоев;
•состав;
•адгезия;
•оптические параметры: показатель преломления, пропускание и поглощение;
•электро-физические параметры: удельное сопротивление, время жизни и подвижность носителей заряда и др.
Микротехнология:
Основные
характеристики:
производительность;
воспроизводимость;
стоимость; технологическая культура; доступность; опасность; вредность.
Основные процессы:
эпитаксия из газовой фазы (CVD – метод), Si и GaAs;
нанесение (термическое, магнетронное, ионно-лучевое);
диффузия;
имплантация;
окисление;
травление (жидкостное, газовое, плазменное)
фотолитография; рентгено- и электронолитография.