УРОК № 3. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО
ПРОИЗВОДСТВА.
Отечественная и зарубежная промышленность выпускают самые разнообразные ИМС. Вместе с тем в технологии изготовления любой микросхемы можно выделить основные этапы, общие для всех микросхем:
1. изготовление пластин (подложек) из монокристаллических слитков полупроводникового материала;
-
изготовление кристаллов ИМС;
-
сборка микросхем;
-
испытания и измерения;
-
заключительные операции.
Монокристаллические слитки полупроводникового материала (кремния, германия, арсенида галлия и др.) имеют форму цилиндров диаметром от 60 до 150 мм и более. Из слитков резкой получают пластины, толщина которых составляет доли миллиметров.
Процесс изготовления кристаллов ИМС на полупроводниковой пластине состоит из множества технологических операций, основными из которых являются:
-
химическая обработка
-
эпитаксия
-
окисление
-
фотолитография
-
диффузия
-
ионное легирование
-
металлизация и ряд других.
Технологические операции выполняются в определенной последовательности, неоднократно повторяются и составляют маршрут изготовления ИМС. Чем сложнее ИМС, тем больше технологических операций нужно выполнить и тем длиннее маршрут ее изготовления.
После изготовления кристаллов ИМС на пластине каждую пластину разрезают на отдельные кристаллы, а затем каждый кристалл заключают в корпус.
Процесс изготовления ИМС сопровождается контрольными операциями и завершается испытаниями. После испытания и измерения параметров удовлетворяющие всем требованиям ИМС проходят заключительные операции (окраска, лакировка, маркировка, упаковка) и поступают на склад готовой продукции для передачи заказчику - изготовителю электронной аппаратуры.
Требования, предъявляемые к полупроводниковым пластинам.
Технология современных микросхем предъявляет жесткие требования к геометрическим параметрам и качеству поверхности пластин.
Геометрические параметры пластин:
-
Диаметр пластин определяется размерами полупроводникового слитка. Стандартные диаметры- 60, 76, 100, 150 мм. На пластинах большего диаметра можно изготовить большее количество кристаллов ИМС.
-
Толщина пластин определяется стойкостью к механическим нагрузкам и способностью сохранять форму при проведении термических операций. Чем больше диаметр пластины, тем большей должна быть ее толщина. Стандартные толщины- 350, 380, 460, 700 мкм.
-
Профиль кромки пластин должен быть скругленным, а не прямоугольным с целью предотвращения появления сколов и трещин при перекладывании пластин в кассеты и при межоперационной транспортировке.
-
Базовый срез необходим для ориентированной установки (базирования) пластин в оборудование на участке фотолитографии. Одна из сторон кристалла ИМС всегда параллельна базовому срезу.
-
Дополнительные (маркировочные) срезы служат для визуального определения марки пластины.
-
Непараллельность
8. прогиб
Непараллельность, неплоскостность, прогиб должны быть в заданных допустимых пределах ( Δh1 < 10 мкм; Δh2 < 5 мкм; Δh3 < 15 мкм ).
Качество поверхности пластин характеризуется глубиной механически нарушенного слоя, шероховатостью и качеством очистки от загрязнений.
Механически нарушенный слой состоит из трех частей:
1. наружный рельефный слой - имеет хаотически расположенные выступы, трещины, выколки;
2. трещиноватый слой - имеет идущие вглубь микротрещины;
3. деформированный слой - имеет продолжения микротрещин и расположенные вокруг них зоны механических напряжений.
4. ненарушенная структура пластины
Рабочая сторона пластин должна быть без нарушенного слоя, высокой степени структурного совершенства, на ней не должно быть механических и химически связанных с поверхностью загрязнений.
УРОК № 4. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПЛАСТИН
Резка слитков на пластины.
Резка слитка обеспечивает необходимую толщину полупроводниковой пластины, плоскостность и параллельность ее сторон, минимальный прогиб.
Основным промышленным методом резки полупроводниковых слитков на пластины является резка диском с внутренней алмазосодержащей режущей кромкой.
-
- основа диска 4 - полупроводниковый слиток
-
- режущая кромка 5 - полупроводниковая пластина
-
- держатель слитка