21. Основные этапы производства интегральных микросхем

Производство интегральных микросхем

Основные этапы:

1. Изготовление монокристалла

2. Разрезка монокристалла на пластины и их подготовка

3. Формирование слоев

4. Металлизация

5. Резка пластин

6. Установка в корпус

Принципиальная схема установки для выращивания кристаллов из расплава в растворе: 1 - кристаллизационная печь, 2 - цилиндрический карборундовый экран, 3 - нагревательные силитовые стержни, 4 - под печи, 5 - тигель, 6 - устройство для вертикального перемещения, 7 - устройство для реверсивного вращения, 8 - термопара-датчик, 9 - контрольные термопары.

2. Выращенный кристалл режут на пластины. После резки пластины получаются с дефектами и неровностями, для устранения этого их шлифуют и полируют до того так все неровности поверхности будут меньше 4 микрометров.

3. Схема формирования слоев методом фотолитографии

На пластину сначала наносится слой оксида кремния, делается это в специальной герметичной камере при температуре около 1000 градусов. Пластина с одной стороны обдувается потоком кислорода, что и приводит к наращению слоя оксида кремния. Далее наносится слой фоторезиста, специального материала, который изменяет свойства под действием УФ лучей. После нанесения фоторезиста, его засвечивают через специальную маску-фотошаблон. Этим формируется заготовка под рабочую поверхность кристалла. Засвечивание так же может проводится с помощью специальных устройств EUV литографии. Далее идет процесс травления, где под действием специальных веществ удаляются не засвеченные участки фоторезиста и оксида кремния. Далее удаляется и сам засвеченный слой фоторезиста. Пластины промываются.

4. После промывки пластины направляют в диффузионную камеру, где на откритые участки кремния воздействуют потоком ионов вещества с другим типом проводимости. Так на кристалле формируются карманы с акцепторной или донорной примесью, что позволяет использовать кристалл как полупроводник. Далее в соответствии со схемой на кристаллы устанавливают нужные элементы(транзистори, диоды, сопротивления…)

5. Далее готовую пластину, содержащую на себе много чипов разбивают на отдельные кристалы и ломают

6. Для каждого отдельного кристалла изготовляется корпус с металлическими выводами. С корпусом кристалл соединяется при помощи гибких соединений

22. Цифровые интегральные микросхемы: статические и динамические параметры

Интегральная микросхема – микроэлектронное изделие, выполняющее определённые функции преобразования, хранения, обработки информации и имеющая высокую плотность упаковки электрически соединенных между собой элементов и компонентов и представляющая единое целое с точки зрения требований к испытаниям, приемке и эксплуатации.

Статические параметры ЦИС

- Входное напряжение логической единицы (минимальное) U1ВХ (VIH);

- Входное напряжение логического нуля (максимальное) U0ВХ (VIL);

- Выходное напряжение логической единицы (минимальное) U1ВЫХ(VOH);

- Выходное напряжение логического нуля (максимальное) U0ВЫХ(VOL);

- Логический перепад DUЛ =U1 - U0

- Пороговое напряжение элемента Uпор (VIK);

• Мощность потребления в состоянии логического “0” Р0П

• Мощность потребления в состоянии логической “1” Р1П

• Средняя мощность потребления Р_П.СР=(Р_0П + Р_1П)/2

- Напряжение источника питания (указывается номинал, отклонение от номинала, величина пульсации) Uпит (VCC) (VDD); - Выходной ток логической “1” I1ВЫХ (IOH); - Выходной ток логического “0” I0ВЫХ(IOL); - Входной ток логической “1” I1ВХ(IIH); - Входной ток логического “0” I0ВХ (IIL); - Ток потребления IПОТ (ICC);

• Входное сопротивление ЛЭ при UВХ=U0

• - Входное сопротивление ЛЭ при UВХ=U1

• - Выходное сопротивление ЛЭ при UВЫХ=U0

• - Выходное сопротивление ЛЭ при UВЫХ=U1

- Диапазон рабочих температур tmin, tmax, 0C; - Коэффициент разветвления по выходу Краз.(сколько одному выходу соотв входов) - Коэффициент объединения по входу Коб.

Динамические параметры ЦИС

- время перехода из состояния логической «1» в состояние логического «0» - время перехода из состояния логического «0» в состояние логической «1» - время задержки включения - время задержки выключения

- время задержки распостранения сигнала при включении - время задержки распостранения сигнала при выключении - среднее время задержки распостранения сигнала - рабочая частота переключения (максимальная рабочая частота) fп

Предельно допустимая емкость нагрузки СН, Ф Предельно допустимая индуктивность нагрузки LН, Гн