2. Технологические основы микроэлектроники

Структуры, электрические параметры микросхем и их элементов определяются технологией изготовления.

Создание микросхем начинается с создания монокристаллических полупроводниковых слитков цилиндрической формы.

Диаметр составляет 10 – 12 сантиметров.

454

2. Технологические основы микроэлектроники

Их получают в специальных реакторах путем выращивания кристалла из расплава кремния. Далее слитки многократно пропускают через индукционные печи с местным нагревом для удаления примесей и дефектов кристаллической решетки. Примесей должно быть менее одного атома на миллион атомов кремния.

Слитки выращивают также на космических станциях.

455

2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

Монокристаллические полупроводниковые слитки цилиндрической формы разрезают на пластины толщиной 0,4 – 0,5 мм. Далее пластины шлифуют, полируют и проводят химическое травление для удаления поверхностного дефектного слоя и получения поверхности с шероховатостью 0,03 – 0,05 мкм.

В течение всего технологического цикла производится очистка поверхности пластины с помощью ультразвука.

455

Технологический цикл разделяют на два больших этапа – обработки пластин и сборочно-контрольной.

На первом этапе на пластинах формируются структуры микросхем, т.е. их элементы и соединения.

Второй этап начинается с контроля функционирования микросхемы на пластине с помощью механических зондов.

После контроля пластины разрезают на кристаллы, соответствующие отдельным микросхемам.

Кристаллы устанавливают в корпус, соединяют контактные площадки кристалла с выводами корпуса и герметизируют корпус.

Затем производится окончательный контроль и испытания готовых микросхем с помощью автоматизированных систем.

456

Технологические приемы создания микросхем

Эпитаксия - процесс наращивания на пленку монокристаллического слоя, повторяющего структуру подложки или ее кристаллографическую ориентацию. Эпитаксиальная пленка создается на всей поверхности подложки. Одновременно в нее вводятся примести , распределяющиеся равномерно по объему пленки.

457

Технологические приемы создания микросхем

На границе раздела пленки с подложкой формируют p-n, n+-n p+-p переходы.

Эпитаксия проходит в газофазной среде в реакторе при высокой температуре.

В реактор последовательно подаются необходимые химические элементы.

458

Диффузия примесей – технологическая операция легирования – введение примесей в пластину или эпитаксиальную пленку.

При высокой температуре (около 1000 оС) примесные атомы поступают через поверхность и распространяются вглубь вследствие теплового движения.

459

Основной механизм проникновения примесного атома в кристаллическую решетку состоит в последовательном перемещении по вакантным местам решетки.

Как правило, легирование ведется чрез маску двуокиси кремния или нитрида кремния Si3N4.

Концентрация вводимых примесей

максимальна у поверхности и спадает по направлению в глубь пластины.

460

Диффузия

На уровне ХО концентрации доноров и акцепторов одинаковые. Это соответствует p-n-переходу.

461

Ионное легирование – технологическая операция введения примесей в поверхностный слой пластины или эпитаксиальной пленки путем бомбардировки ионами примесей.

Получение ионов, их ускорение и фокусировку производят в специальных вакуумных установках.

Пары легирующих элементов поступают в ионизационную камеру, где возбуждается высокочастотный или дуговой электрический разряд.

462