Расчетно-конструкторская часть

Часть1 Расчетно-конструкторская

Выполнил студент группы АиЭм-54

Шакало Д.В.

Консультант Большаков Ю.В.

Введение

Микроэлектроника США и Японии, начиная с 1988г. вступила в стадию промышленного производства ультрабольших интегральных схем - УБИС с субмикронными размерами элементов. Причем этот процесс в разной степени характерен для всех видов ИС: схем памяти типа динамических ОЗУ - ДОЗУ и статических - СОЗУ оперативной памяти с объемом 1- 32Мб, логических и микропроцессорных ИС, схем специального назначения и сверхскоростных интегральных схем - ССИС на базе GaAs и др.

В 1989 г. Фирмами Integrated Circuits Engineering,США иToshiba Corp.Япония предложен прогноз производства ДОЗУ. На период до 2008г. Прогнозируется появление ДОЗУ 256Мб, 1Гб, 4Гб и 16Гб соответственно. Ожидается, что объем схем специального назначения составит 21% от общего объема рынка ИС. Схемы специального назначения выпускаются малыми партиями, но число видов этих схем будет велико.

Топологические нормы ИС специального назначения в 80-х годах следовали за развитием топологических норм ДОЗУ с запаздыванием цикла в 3 года, поскольку эти ИС имеют более жесткие требования и более трудны в изготовлении. В 90-е годы сроки следования ИС специального назначения за ДОЗУ, как и вообще сроки появления новых поколений ИС, сокращаются. Из-за чувствительности ИС специального назначения к дефектам для компенсации потерь в выходе, годных они выполняются по той же технологии, что и МОП ДОЗУ, но с топологическими нормами, соответствующими предыдущему поколению МОП ДОЗУ и соответствующими требованиями к оборудованию (например, микропроцессор, изготовляемый по технологии МОП ДОЗУ емкостью 1Мб , имеет топологические нормы ДОЗУ 256К).

Требования к повышению быстродействия ИС привело к бурному росту приборов на арсениде галия - ССИС. По многим аспектам технология ССИС подобна технологии заказных ИС специального назначения, но с дополнительными требованиями к обеспечению субмикронных размеров элементов. Производство ССИС также характеризуется малыми размерами партий, быстрым временем изготовления и высокой стоимостью промежуточных фотооригиналов. Размер пластин мал, пластины очень дороги и требуют деликатного обхождения.

В соответствии с прогнозами развития УБИС, прогнозируется и рост объемов производства оборудования для их изготовления.

Предприятия будущего для производства УБИС стоят на пороге своей реализации. Направление развития оборудования определяются эволюционным развитием технологии. Основные технологические параметры, такие как диаметр пластин, толщины и количество функциональных слоев, допустимое количество дефектов, количество функций на единицу площади кристалла, размер кристалла, размеры элементов, объемы запускаемых партий и др. эволюционируя, остаются стабильными в течение некоторого времени, что делает предсказуемыми изменения в области оборудования.

Основные требования к предприятиям для производства СБИС включают следующие положения:

• реализация би-КМОП технологии;

• “кластерное“ оборудование;

• полный контроль технологической среды;

• управление параметрами процесса;

• возможность проведения различных процессов на одной производственной линии;

• возможность реализации различных типов схем на одной линии;

• управление подачей всех рабочих материалов и перемещение всех готовых изделий;

• использование туннелей с контролируемой средой для перемещения пластин между оборудованием.

Предприятия для производства УБИС будут представлять собой производственную линию с непрерывным потоком пластин от одной технологической ступени к другой под управлением ЭВМ без участия оператора.

Для реализации этой общей концепции необходимо, чтобы все составляющие линию отдельные единицы оборудования, манипуляторы, роботы, транспортные механизмы, системы управления и программное обеспечение удовлетворяли следующим требованиям:

• обеспечение оптимальной производительности;

• обеспечение качества обработки пластин;

• выдерживание определенного времени цикла;

• минимальное количество механизмов;

• максимальная надежность;

• широкие возможности регулирования параметров процесса

• воспроизводимость параметров процессов.

Перед разработчиками производственных линий для УБИС стоят также сложные задачи по решению вопросов организации структуры линий, построению производственных участков, распределению транспортных потоков и обеспечению основного требования производства УБИС – максимального устранения возможности попадания загрязняющих частиц на поверхность пластины в течение всего времени формирования структуры схемы.

Оборудование для схем специального назначения и ССИС наряду с перечисленными требованиями должно в первую очередь быть гибким, легко перенастраиваемым для выпуска малых партий ИС различного вида, обеспечивать регулировку рабочих параметров в широком диапазоне. Особенно жесткие требования предъявляются к обеспечению топологических норм в субмикронном диапазоне, а, следовательно, к снижению привносимой дефектности и повышению стабильности работы.

В связи с этим в литературе о специальном технологическом оборудовании – СТО для микроэлектроники появились термины:

• “кластерное оборудование“ (cluster tool, cluster concept);

• многокамерное оборудование (multy-chamber equipment);

• модульное оборудование (modular equipment, modular concept);

• “интеграция технологических процессов“.

Далее будут рассмотрены вопросы, касающиеся разработки и использования в производственных линиях оборудования “кластерного“ типа или многокамерных установок с интеграцией технологических операций.