Читальный зал -->  Электронные вычислительные машины 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 [ 47 ] 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69

ремещением которого управляет ЭВМ по заданной программе, что дает возможность получить нужную конфигурацию рисунка схемы.

При всех методах ионного легирования важной операцией является контроль полученных структур. Профиль распределения внедренных ионов по глубине легированного слоя определяют методом масс-спектроскопии вторичных ионов. Состав и содержание примесей в приповерхностном слое проверяют методом спектроскопии Ожё -электронов и др.

17.4. Вспомогательные технологические процессы

Вспомогательные процессы связаны с дополнительной очист- ; кой воды, газа, графита и кварца. Они выполняются непосредственно на заводах, выпускающих интегральные схемы, так как транспортировка газа, графита и других материалов и взаимодей-ствие с окружающей средой приводят к дополнительным загряз- , нениям.

Вода. В исходной воде содержатся ионы различных металлов и кислотных остатков. Воду, освобожденную от ионов, называют деионизованной, а процесс удаления ионов и кислотных остатков- деионизацией. Для очистки воды применяют ионообменные смолы. Вода при этом проходит ряд колонок: в первой колонке очищается от углекислоты путем продувки воздухом, затем попадает в колонки, заполненные смолами, поглощающими положительные (/С+-катионы) и отрицательные f/l--анионы) ионы. Степень деионизации воды оценивают по ее удельному электрическому сопротивлению р при / = 20°С.

Наиболее высокой степенью чистоты обладает вода марки А (р18 МОм/см). Ее получают путем дополнительной очистки воды марки Б (рЮ МОм/см), а воду марки Б - путем финишной очисткой воды марки В (р>1 МОм/см). Деионизацией нельзя очистить воду от кремниевых кислот и некоторых других загрязнений, для удаления которых воду фильтруют через мембранные фильтры, работающие по принципу осмоса. Явление осмоса заключается в медленном проникновении (диффузии) растворителя через тонкую мембрану толщиной -100 мкм, состоящую из активной части (-0,2 мкм), где происходят осматические явления, и пористой основы. При пропускании через такие мембраны воды под давлением до 10 Па ее молекулы диффундируют через поры, а молекулы примесей задерживаются. Степень очистки составляет 98%, однако производительность этого метода мала и составляет всего 1 л/сут., с 1 м поверхности мембраны. Прибор для

Метод получил свое название по имени французского физика Пьера Ожё, который 8 1925 г. обнаружил эффект ггспускаиия вторичных электронов при возбуждении внутренних оболочек атомов пучком ускоренных электронов,

измерения сопротивления воды представляет собой стеклянную трубку с двумя платиновыми электродами. Измерения производят на переменном токе промышленной частоты. Удельное сопротивление

(17.6)

где R - измеренное сопротивление; К-постоянная датчика.

Постоянная датчика зависит от геометрических размеров электродов и стеклянной трубы. Для ее определения пользуются жидкостью, удельное сопротивление которой известно. Измеряя общее сопротивление R и зная р для данной жидкости, находят значение постоянной К-

Газы. Они предназначены для создания различных сред: защитных (аргон, гелий), восстановительных (водород), окислительных (кислород).

Основные примеси в газах - кислород и пары воды. Весьма эффективной является очистка водорода от кислорода в активированном угле. Высокое качество очистки дают палладие-вые мембраны. Водород способен диффундировать через нагретую палладиевую мембрану, а другие газы задерживаются этой мембраной. Очистка инертных газов (аргона, гелия) осуществляется в парах магния. При пропусканпи через них газа примеси кислорода соединяются с магнием. Специальные мероприятия требуются для сохранения чистоты газа при передаче его по трубопроводу к месту потребления. Для контроля наличия кислорода в газе используют термохимический метод. При этом газ непрерывно течет через капсулу, помещенную в термостат (/ = 300... 400°С). В случае наличия в газе кислорода происходит реакция с выделением теплоты, которая будет нагревать газ и температура его на выходе будет больше, чем на входе.

Графит. Его применяют для изготовления кассет, подложек, тиглей, различных подставок. Обычно графит подвергают механической обработке, при которой неизбежны его загрязнения. Обезгаживание графита проводится в два этапа. На первом этапе осуществляется обжиг графита при /=-1000°С в течение 1 ч. Эта операция облегчает удаление газов при последующей обработке. Вторым этапом является отжиг в вакууме при /=1700°С и остаточном давлении 10 Па. При такой температуре полностью удаляются все газы, кроме азота. Последний для большинства операций не представляет опасности. Если требуется удалить азот, то температуру повышают до 2]00°С.

Кварц. Его используют в эпитаксиальной процессе, при диффузии, а также для изготовления различных лодочек и тиглей. Особенно нежелательно присутствие в кварце меди, которая имеет довольно высокий коэффициент диффузии в кремний.

Очистка кварца заключается в химической обработке царской водкой в течение 1 ч. После промывки кварц нагревают до 1100...

1500 °С в потоке хлора. При этом примеси, находящиеся в кварце, образуют в данной среде газообразные хлориды, которые удаляются потоком протекающего газа.

17.5. Основные этапы технологического процесса изготовления полупроводниковых микросхем

Основной особенностью технологического процесса изготовления полупроводниковых интегральных микросхем является применение аналогичных операций, повторяющихся в определенной последовательности, и возможность одновременного изготовления большого количества микросхем на одной подложке. За один npoj-цесс диффузии можно обработать 50...200 пластин. Если иа одной пластине размещается 250 микросхем, то за один цикл можно получить 50 ООО микросхем.

Для изготовления полупроводниковой интегральной микросхемы необходим комплект из 5...8 фотошаблонов и более (до 25). На каждом фотошаблоне имеется система большого числа идентичных изображений, выполненных в натуральном масштабе. Изображения обычно имеют размеры от 0,5X0,5 до 2,5X2,5 мм.

В качестве материала для изготовления шаблона применяют стекло, на одну поверхность которого нанесен слой фотоэмульсии. Этот слой является непрочным и допускает 25...50 совмещений. Поэтому прн серийном изготовлении полупроводниковых интегральных микросхем необходимо иметь достаточно производительную технологию производства шаблонов.

Изготовление фотошаблона начинают с вычерчивания оригинала, представляющего собой увеличенное в 200...1000 раз рабочее изображение схемы.

Простейший способ выполнения оригинала - вычерчивание тушью на специальной бумаге. Она в сыром виде приклеивается на толстое гладкое зеркальное стекло. После высыхания бумага сильно натягивается и прочно держится на стекле. Недостаток такого шаблона состоит в том, что тушь дает недостаточно резкие края, а бумага коробится при нагревании.

Более точные размеры получаются при изготовлении оригинала способом надрезания двухслойной композиции, состоящей из подложки и высококонтрастного слоя. Обычно красное или черное покрытие наносят па стекло. В качестве непрозрачных покрытий (верхний слой) применяют специальные пленки из пластика. Надрезание верхнего слоя можно выполнить с помощью обычного чертежного инструмента или координатографа.

Вырезание вручную обеспечивает точность ±250 мкм. При уменьшении оригинала в 400 раз точность фотошаблона составит ±0,6 мкм. Прецизионные координатографы обеспечивают выполнение оригинала с точностью ±25 мкм. Такая точность особенно необходима при небольшом масштабе увеличения.

На оригинале маркируют дополнительные знаки, позволяющие совместить ряд изображений. Например, для получения коллектора, базы эмиттера и соединений такое совмещение проводится четыре раза.

СВет

Рис. 17.21. Последовательиость изготовления фотошаблона

Оригинал / снимают на фотопластинку (рис. 17.21) с высокой разрешающей способностью, а с нее получают промежуточный негатив 2 в масштабе 10: 1. Оригинал фотошаблона 3 представляет собой позитивное изображение схемы в MacujTa6e 1 : 1. Изображение схемы на оригинале фотошаблона повторяется многократно. Процесс получения на оригинале фотошаблона матрицы изображений называют фотоумножением или мультипликацией. Рабочий фотошаблон 5 является позитивным изображением схемы, поэтому его получают с промежуточного фотошаблона 4 методом контактной печати.

Процесс мультиплицирования может осуществляться проекционным и контактным методами (рис. 17.22).

При проекционном мультиплицировании (рис. 17.22, а) на фотопластинку 7 будущего фотошаблона с помощью источника света /, конденсора 2, светофильтра 3 и объектива 5 проецируют уменьшенное изображение элемента с промежуточного негатива 4. Фотопластинка 7, установленная на координатном столе 8. передвигается автоматически с экспанкрованием изображения 6 после каждого совмещения. Перемещеанем координатно-

Рис. 17.22. Схемы проекционного мультиплицирования (а) и контактного (б)

го столика и процессом экспонирования управляет система 10, которая получает сигналы от измерительной системы 9. В качестве источника света применяют ксеноновую лампу с продолжительностью вспышек в несколько микросекунд. Количество однородных изображений на фотошаблоне составляет обычно от 100 до 400.

При контактном методе (рис. 17.22, 6) мультиплицирование производится с негатива 2, имеющего окончательные размеры, который помещают в каретку установки /. Экспонируемую пластину (будущий фотошаблон) 3 при помощи вакуумного присоса устанавливают на стол 4. Последний может перемещаться микрометрическими винтами по координатам. Процесс контактной печати заключается в осуществлении непосредственного (эмульсия к эмульсии) контакта первичного фотошаблона (негатива) и чистой пластинки с последующим экспонированием этой пары при помощи источника света 5. Необходимо соблюдать особую предосторожность для обеспечения высокого уровня чистоты. Попадание пыли между пластинами нарушает контакт и часто приводит к появлению нежелательных отпечатков на фотошаблоне и повреждению эмульсии первичного фотошаблона. В связи с этим процесс контактной печати проводится по во.зможности в скафандре.

С эталонного фотошаблона снимаются рабочие копии, причем после нескольких циклов печати он очищается от загрязнений или заменяется новым. Рабочие фотошаблоны получают обычным методом контактной печати. Для получения высокой точности переноса изображений с эталонного на рабочий фотошаблон требуется плотное прилегание их друг к другу. Это осуществляют с помощью вакуумно-копировальной рамки, в которой предусмотрена для этой цели резиновая диафрагма.

При массовом производстве полупроводниковых микросхем целесообразно применять хромированные фотошаблоны. В этом случае слой фотоэмульсии наносят на поверхность стеклянной пластины, покрытой хромом. После проявления слой хрома под прозрачными участками вытравливают и удаляют весь слой эмульсии. Долговечность хромированных шаблонов в 10 раз выше эмульсионных. Рисунок на хроме отличается большой четкостью краев.

В настоящее время для изготовления фотошаблонов используют ЭВМ, в которую закладываются координаты элементов схемы, и машина управляет процессом гравировки оригинала на координатографе. Электронная вычислительная машина может использоваться для создания геометрического изображения непосредственно на фотопластинке.

Основными методами изготовления полупроводниковых интегральных микросхем являются планарный и планарно-эпитаксиальный. При планарном методе для создания P-iV-nepexo-

дов применяют диффузию, а при планарно-эпитаксиаль-ном методе процессы диффузии сочетаются с эпитаксиальным наращиванием.

На рис. 17.23, а показана схема технологического процесса изготовления транзисторной структуры по планарной технологии, а на рис. 17.23, б - последовательность изготовления планарного транзистора. Поверхность заготовки с проводимостью Л-типа оксидируется. Затем пленка оксида в нужных местах удаляется и производится диффузия примесей Р-типа. Через оксидную пленку диффузия не происходит, и защищенные слои сохраняют проводимость Л-типа. Повторное оксидирование пластины производится в процессе диффузии. В пленке оксида создается локальная область и производится диффузия примесей Л-типа. .

Полученная структура в процессе диффузии защищается пленкой оксидов, которая затем удаляется из области контактов.

Для формирования выводов и внутрисхемных соединений на поверхность пластины кремния, покрытую слоем оксида кремния, имеющим в нужных местах окна, напыляется пленка алюминия. Она образует нужные внутрисхемные соединения и контактные площадки для присоединения внешних выводов. После металлизации лишний металл удаляется и получается требуемая форма контактных площадок. Повторным напылением контактные площадки соединяются друг с другом.

Последовательность изготовления планарно-эпитаксиального транзистора со скрытым слоем показана на рис. 17.24.

Первой операцией является оксидирование кремниевой пластины Р-типа. Пленка оксида в нужных местах удаляется и на поверхности пластины создается контактная маска, которая служит для получения путем диффузии скрытого слоя Л+-типа (рис. 17.24, а). После удаления маски выращивается эпитаксиальный слой iV-типа толщиной 12... 15 мкм. На поверхности этого слоя создается контактная маска и проводится разделительная диффузия на всю глубину эпитаксиального слоя (рис. 17.24, б). Оксидные слои для проведения изолирующей диффузии и на последующих операциях получаются путем введения в систему на определенной стадии процесса диффузии кислорода или паров воды. При выполнении базовой. диффузии (рис. 17.24, в) создаются и другие элементы схемы (например, резисторы). Диффузия для получения эмиттера (рис. 17.24, г) проводится при высоких температурах, обеспечивающих получение поверхностной концентрации Л-типа. Для создания контактов к элементам схемы в слое оксида кремния вытравливаются окна и производится металлизация из низкоомного материала- золота, алюминия (рис. 17.24, д).

Технологический процесс изготовления МОП-транзистора (рис. 17.25) значительно проще биполярного. В последнем случае общее число операций составляет около 130 (из них 10 высокотемпературных). Для изготовления МОП-транзистора требуется 38 опе-

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 [ 47 ] 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69

ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.

Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы.