.

Технологические основы микроэлектроники

Для формирования структур элементов в исходной полупроводниковой пластине проводится легирование примесями участков, подготовленных на этапе фотолитографии. Основным методом легирования является диффузия, например при помещении пластины кремния на некоторое время в пары примеси при температуре 1100-1200°С. Точность поддержания температуры, постоянство концентрации примеси у поверхности пластины, длительность процесса определяют распределение примеси по толщине пластины и соответственно параметры формируемого элемента. Кроме диффузии, легирование может производиться ионным внедрением (бомбардировкой пластины ионизированными атомами примеси), которое является новым технологическим направлением, дополняющим и частично заменяющим диффузию. Полупроводниковые интегральные схемы имеют высокий уровень интеграции (до 10 000 элементов и более в одном полупроводниковом кристалле). Совершенствование технологии изготовления активных (диодных и транзисторных) элементов на пластинах полупроводникового материала путём перехода на групповые методы стимулировало развитие техники печатного монтажа и плёночной технологии создания пассивных (резистивных, ёмкостных) микроминиатюрных компонентов, что послужило основой для разработки плёночных интегральных схем. Плёночные интегральной схемы, как правило, являются чисто пассивными, т.к. нанесение монокристаллических полупроводниковых плёнок для формирования активных элементов не обеспечивает необходимого их качества. Основой для плёночной интегральной схемы служит диэлектрическая, например керамическая, подложка. Различают толстоплёночную технологию изготовления интегральной схемы - нанесение слоев проводящих, резистивных и диэлектрических паст толщиной от 1 до 25 мкм и тонкоплёночную технологию - вакуумное напыление плёнок толщиной до 1 мкм через металлические трафареты или вакуумное напыление в сочетании с последующей фотолитографической обработкой. квантовый информационный наночастица электроника Плёночная интегральной схемы со смонтированными на ней бескорпусными дискретными полупроводниковыми приборами (диодами, транзисторами) и бескорпусными полупроводниковыми интегральными схемами называется гибридной интегральной схемой. Её пассивная часть может быть выполнена многослойной, в виде набора керамических подложек со слоями плёночных элементов. После спекания подложек получается монолит с многослойным расположением электрически соединённых между собой пассивных элементов. Бескорпусные активные элементы монтируются на верхней поверхности монолита. Кроме полупроводниковых и плёночных интегральных схем, изготавливают т. н. совмещенные интегральные схемы. Активные элементы в них выполняются в объёме полупроводниковой подложки по планарно-эпитаксиальной технологии, а пассивные элементы и электрические соединения наносятся в виде тонких плёнок на поверхность монолитной структуры. По уровню интеграции совмещенные интегральные схемы приближаются к полупроводниковым. Изготавливают также многокристальные интегральные схемы с высоким уровнем интеграции, в которых несколько кристаллов полупроводниковых интегральных схем объединяются на диэлектрической подложке плёночными соединениями в сложнейшее электронное устройство. Его функциональное назначение может соответствовать отдельному блоку или даже системе, например вычислительной машине настольного типа.

 Технологические основы микроэлектроники составляют процессы для формирования полупроводниковых и пленочных структур.

К ним относятся :

  • 1.   нанесение слоев из различных материалов на поверхность полупроводниковых пластин и диэлектрических подложек : эпитаксия, наращивание, напыление.
  • 2.   перераспределение атомов в объеме 1 фазы для легирования полупроводников с целью создания локальных областей с различным типом электропроводимости (диффузия, ионное легирование)
  • 3.   перераспределение атомов и удаление вещества для локальной обработки (литографии)

Особенностью структуры ИМС и главной черты процесса отражает 2 группа. По своему назначению к месту занимаемому в общем процессе производства, все операции объединяют в самостоятельные частные технологические процессы, которые можно разделить на 3 группы :

  • 1.   заготовительные процессы (получение монокристаллических полупроводниковых слитков, определение типа электропроводимости и заданного удельного сопротивления, резка слитков на пластины, обработка их поверхности с микро- и макро- геометрией, а также качеством поверхностного слоя, изготовление отдельных деталей  и узлов в корпусе ИС )
  • 2.   обрабатывающие процессы (объединение всех процессов необходимых для формирования структур в групповых пластинах и их контроля на функционирование – процессы окисления, диффузии примеси, эпитаксия, ионная имплантация , литография и химическая обработка)
  • 3.   сборочно-контрольная (разделение групповой пластины на отдельные кристаллы, монтаж кристаллов в корпусах, герметизация, контроль и классификация, механические и климатические испытания, окраска, маркировка и упаковка)