Полупроводниковые интегральные микр

Полупроводниковые интегральные микросхемыпредставляют собой функциональные узлы, выполненные на одном кристалле полупроводника различными технологическими приемами обра¬ботки полупроводниковых материалов.
Миниатюризация с использованием полупроводниковых мик¬росхем является более сложным процессом, чем миниатюриза¬ция с применением пленочных и гибридных микросхем.
Основными полупроводниковыми материалами, используемы¬ми для изготовления твердых микросхем, являются кремний, гер¬маний и сапфир. Наибольшее распространение получили микро¬схемы, выполненные на кристалле кремния, так как его физико-химические свойства лучше, чем германия. Так, например, исполь¬зование кремния позволяет значительно (почти в 2 раза) расширить интервал рабочих температур ^—«-перехода (до 150 °С); обратный …
ток р—л-перехода у кремния в тысячу раз меньше, чем у германия. Кроме того, на поверхности кремния относительно легко можно получить тонкую окисную пленку, которая служит защитным по¬крытием при проведении ряда технологических процессов и пре¬дохраняет готовую микросхему от воздействия внешней среды. Кремний лучше обрабатывается, имеет большое объемное удель¬ное электрическое сопротивление (до 10 000 Ом-см) и др.
Кремний получают в виде монокристаллических слитков вось¬ми групп, каждая из которых имеет марки с буквенными обозна¬чениями типа проводимости, например КЭФ — кремний элект¬ронной проводимости (я-типа), легированный фосфором; КДБ — кремний дырочной проводимости (р-типа),легированный бором.
Стержневые монокристаллы полупроводников разрезают ал¬мазной пилой на пластинки (подложки), которые затем шлифуют на специальных станках до толщины 0,2…0,5 мм и полируют ал¬мазной пастой.
На подложке с помощью полупроводниковой технологии (ме¬тодами диффузии, гальванического осаждения, вакуумного на¬пыления, травления, фотолитографии) получают области с раз¬личной проводимостью, эквивалентные либо емкости, либо ак¬тивным сопротивлениям, либо полупроводниковым приборам различного типа. Изменение концентрации примесей в различных частях монокристаллической пластины позволяет за один техно¬логический цикл получить многослойную структуру, воспроизво-дящую заданную электрическую схему.
В настоящее время все чаще используются групповые методы изготовления полупроводниковых интегральных микросхем, по¬зволяющие за один технологический цикл получить несколько сотен заготовок микросхем. Наибольшее распространение полу¬чил групповой пленарный метод, заключающийся в том, что эле¬менты микросхем (диоды, транзисторы, конденсаторы, резисто¬ры) располагаются в одной плоскости или на одной стороне под¬ложки.


Основные технологические этапы получения полупроводнико¬вых микросхем представлены на рис. 3.11. Самым распространен¬ным методом изготовления элементов в микросхеме (разделения участков микросхемы) является изоляция окисной пленкой, по¬лучаемой в результате термообработки поверхности кристалла (под¬ложки).
Для получения изолирующих/?—«-переходов на подложке крем¬ниевой пластины 1 ее обрабатывают в течение нескольких часов в окислительной среде при температуре 1000… 1200 "С. Под действием окислителя эпитаксиальный полупроводниковый поверхностный слой 2 кремния окисляется. Толщина окисной пленки 3 составля¬ет несколько десятых долей микрона. Пленка препятствует ро
никновению в глубь кристалла атомов другого вещества. Однако если удалить пленку окиси с поверхности кристалла в определен¬ных местах, то с помощью диффузии или других методов можно ввести в эпитаксиальный слой кремния примеси и получить уча¬стки различной проводимости. После получения окисной пленки на подложку наносят светочувствительный слой — фоторезист 4. В последующем слой фоторезиста используют для получения на нем рисунка фотошаблона 5 в соответствии с топологией микро¬схемы.-
Перенос изображения с фотошаблона на окисленную повер¬хность кремниевой пластины, покрытую слоем фоторезиста, чаще всего производится с помощью фотолитографии. Экспонирова¬ние фоторезиста осуществляется ультрафиолетовым светом, после чего подложку с экспонированным рисунком проявляют. Участ¬ки, которые освещались, растворяются в кислоте, обнажая по-верхность окиси кремния 6, а участки, которые не экспонирова¬лись, кристаллизуются и становятся нерастворимыми 7. Полу¬ченную подложку с нанесенной на ней рельефной схемой рас¬положения изолирующих р—л-переходов промывают и сушат. После травления незащищенных участков окиси кремния защит¬ный слой фоторезиста удаляют химическим способом. Таким об¬разом, на подложке получают «окна», свободные от двуокиси кремния. Такой способ получения рисунка схемы называется по¬зитивным.
Далее через обнаженные участки 6 подложки методом диффу¬зии вводят примеси атомов бора или фосфора, которые создают изолирующий барьер 8. Диффузия производится в специальных печах при высокой температуре порядка 1200 "С в течение несколь¬ких часов. Затем на полученных изолированных друг от друга уча¬стках подложки методами вторичной диффузии, травления, на¬ращивания или другими получают активные

Результаты (украинский) 2:

Напівпровідникові інтегральні мікросхемипредставляют собою функціональні вузли, виконані на одному кристалі напівпровідника різними технологічними прийомами обра¬боткі напівпровідникових матеріалів.
Мініатюризація з використанням напівпровідникових мік¬росхем є більш складним процесом, ніж мініатюріза¬ція із застосуванням плівкових і гібридних мікросхем.
Основними напівпровідниковими матеріалами, іспользуеми¬ ми для виготовлення твердих мікросхем, є кремній, гер¬маній і сапфір. Найбільшого поширення набули мікро¬схеми, виконані на кристалі кремнію, так як його фізико-хімічні властивості краще, ніж германію. Так, наприклад, ісполь¬зованіе кремнію дозволяє значно (майже в 2 рази) розширити інтервал робочих температур ^ - «- переходу (до 150 ° С); зворотний ...
ток р-л-переходу у кремнію в тисячу разів менше, ніж у германію. Крім того, на поверхні кремнію відносно легко можна отримати тонку окисну плівку, яка служить захисним по¬критіем при проведенні ряду технологічних процесів і пре¬дохраняет готову мікросхему від впливу зовнішнього середовища. Кремній краще обробляється, має велике об'емное удель¬ное електричний опір (до 10 000 Ом-см) і ін.
Кремній одержують у вигляді монокристалічних злитків вось¬мі груп, кожна з яких має марки з літерними обозна¬ченіямі типу провідності, наприклад КЕФ - кремній елект¬ронной провідності (я-типу), легований фосфором; КДБ - кремній доречний провідності (р-типу), легований бором.
Стрижневі монокристали напівпровідників розрізають ал¬мазной пилкою на пластинки (підкладки), які потім шліфують на спеціальних верстатах до товщини 0,2 ... 0,5 мм і полірують ал¬мазной пастою .
На підкладці за допомогою напівпровідникової технології (ме¬тодамі дифузії, гальванічного осадження, вакуумного на¬пиленія, травлення, фотолітографії) отримують області з раз¬лічной провідність, еквівалентні або ємності, або ак¬тівним опорам, або напівпровідникових приладів різного типу. Зміна концентрації домішок в різних частинах монокристаллической пластіни дозволяє за один техно¬логіческій цикл отримати багатошарову структуру, відтворюватися-дящую задану електричну схему.
В даний час все частіше використовуються групові методи виготовлення напівпровідникових інтегральних мікросхем, по¬зволяющіе за один технологічний цикл отримати кілька сотень заготовок мікросхем. Найбільшого поширення полу¬чіл груповий пленарний метод, який полягає в тому, що еле¬менти мікросхем (діоди, транзистори, конденсатори, резісто¬ри) розташовуються в одній площині або на одній стороні под¬ложкі. Основні технологічні етапи отримання полупроводніко¬вих мікросхем представлені на рис. 3.11. Самим распространен¬ним методом виготовлення елементів в мікросхемі (поділу ділянок мікросхеми) є ізоляція окисною плівкою, по¬лучаемой в результаті термообробки поверхні кристала (под¬ложкі). Для отримання ізолюючих /? - «- Переходів на підкладці крем¬ніевой пластіни 1 її обробляють протягом декількох годин в окислювальному середовищі при температурі 1000 ... 1200 "С. Під дією окислювача епітаксіальний напівпровідниковий поверхневий шар 2 кремнію окислюється. Товщина окисної плівки 3 составля¬ет кілька десятих часток мікрона. Плівка перешкоджає ро проникненню в глиб кристала атомів іншої речовини. Однак якщо видалити плівку окису з поверхні кристала в определен¬них місцях, то за допомогою дифузії або інших методів можна ввести в епітаксіальний шар кремнію домішки і отримати уча¬сткі різної провідності. Після отримання окисної плівки на підкладку наносять світлочутливий шар - фоторезист 4. в наступному шар фоторезиста використовують для отримання на ньому малюнка фотошаблона 5 відповідно до топології мікро¬схеми.- Перенесення зображення з фотошаблона на окислену повер¬хность кремнієвої пластини, покриту шаром фоторезиста, найчастіше проводиться за допомогою фотолітографії. Експонірова¬ніе фоторезиста здійснюється ультрафіолетовим світлом, після чого підкладку з витримано малюнком проявляють. Участ¬кі, які висвітлювалися, розчиняються в кислоті, оголюючи по-поверхню оксиду кремнію 6, а ділянки, що не експонірова¬лісь, кристалізуються і стають нерозчинними 7. Полу¬ченную підкладку з нанесеною на ній рельєфною схемою рас¬положенія ізолюючих р- л-переходів промивають і сушать. Після травлення незахищених ділянок окису кремнію защіт¬ний шар фоторезиста видаляють хімічним способом. Таким об¬разом, на підкладці отримують «вікна», вільні від двоокису кремнію. Такий спосіб отримання малюнка схеми називається по¬зітівним. Далі через оголені ділянки 6 підкладки методом діффу¬зіі вводять домішки атомів бору або фосфору, які створюють ізолюючий бар'єр 8. Дифузія проводиться в спеціальних печах при високій температурі близько 1200 "З протягом несколь¬кіх годин. Потім на отриманих ізольованих один від одного уча¬стках підкладки методами вторинної дифузії, травлення, на¬ращіванія або іншими отримують активні