Технически университет)
Факултет по информатика и телекомуникации
Катедра "Радиоелектронни и телекомуникационни устройства и системи"
„Технология за производство на MPEI“
на тема: "Технология за производство на тънкослойни хибридни ИС платки"
Изпълнено от: студент от група RS-71 Носов P.D.
Проверен от: учител: Чернозубов Ю.С. / /
"__" ___________ 2011 г
Москва 2011 Съдържание
ОБЩА ИНФОРМАЦИЯ 3
Ролята на тънкослойната технология в производството на интегрални схеми 3
Отлагане на тънки слоеве 5
ТЕХНОЛОГИЧНИ ПЪТИЩА ЗА ПРОИЗВОДСТВО НА ТЪНКОФЛОМОВ GIS 7
Метод на маската 8
Фотолитографски метод 10
Комбиниран метод. 14
Метод с електронен лъч 16
Препоръки за прилагане на методи за производство на тънкослойни GIS 16
ЛИТЕРАТУРА 17
Главна информация
Тънкослойните интегрални схеми са схеми, чиито елементи, заедно с взаимовръзки, са създадени под формата на тънки филми (проводими, резистивни, диелектрични и полупроводникови) от различни материали, отложени върху обща стъклена или керамична подложка. Схеми от този тип се произвеждат чрез вакуумно отлагане през подходящи маски.
Обикновено пасивните вериги се правят под формата на тънкослойни вериги. За разлика от полупроводниковите кондензатори с p-n преход, капацитетът на тънкослойните кондензатори не зависи от напрежението и може да бъде много по-голям (например под формата на многослойни кондензатори). Тънкослойните резистори също могат да имат големи съпротивления. В допълнение, тяхната точност може да бъде много висока, а температурната зависимост е слаба.
Активните елементи в тънкослойната технология все още санедостатъчно усвоена, поради което тънкослойната технология не намира широко практическо приложение.
Типичните процеси на тънкослойната технология се основават на различни методи за отлагане на филми във вакуум и формиране на конфигурация от елементи, междуелементни и междукомпонентни връзки и подложки на GIMS платки с помощта на маски и фотолитография.
Ролята на тънкослойната технология в производството на интегрални схеми
Интегрираната електроника се развива не като нова или изолирана област на технологиите, а чрез обобщаване на много технологични методи, използвани преди това в производството на дискретни полупроводникови устройства и в производството на тънкослойни покрития. В съответствие с това бяха определени две основни направления в интегрираната електроника: полупроводникова и тънкослойна.
Създаването на интегрална схема върху единична монокристална полупроводникова (засега само силиконова) пластина е естествено развитие на технологичните принципи, разработени през последните десетилетия за създаване на полупроводникови устройства, които, както знаете, са се доказали в експлоатация.
Тънкослойната посока на интегрираната електроника се основава на последователното израстване на филми от различни материали върху обща основа (субстрат) с едновременното образуване на микрочасти (резистори, кондензатори, контактни подложки и др.) И вътресхемни връзки от тези филми.
Сравнително наскоро полупроводниковите (твърди) и тънкослойните хибридни интегрални схеми се считаха за конкурентни направления в развитието на интегрирана електроника. През последните години стана ясно, че тези две направления изобщо не се изключват, а напротив, взаимно се допълват и обогатяват. Освен това до днес те не са създадени (да, очевидно, втова не е необходимо) интегрални схеми, използващи който и да е вид технология. Дори монолитни силициеви вериги, произведени основно чрез полупроводникова технология, едновременно използват методи като вакуумно отлагане на филми от алуминий и други метали за получаване на връзки във веригата, т.е. методи, на които се основава тънкослойната технология.
Голямото предимство на тънкослойната технология е нейната гъвкавост, която се изразява във възможността за избор на материали с оптимални параметри и характеристики и в получаване на реално всяка необходима конфигурация и параметри на пасивните елементи. В този случай допустимите отклонения, с които се поддържат отделните параметри на елементите, могат да бъдат увеличени до 1–2%. Това предимство е особено ефективно в случаите, когато точната стойност на рейтингите и стабилността на параметрите на пасивните компоненти са от решаващо значение (например при производството на линейни вериги, резистивни и резистивно-капацитивни вериги, някои видове филтри, фазово-чувствителни и селективни вериги, генератори и др.).
Във връзка с непрекъснатото развитие и усъвършенстване както на полупроводниковите, така и на тънкослойните технологии, както и с оглед на нарастващата сложност на интегралните схеми, което се изразява в увеличаване на броя на компонентите и усложняване на техните функции, трябва да се очаква, че в близко бъдеще ще има процес на интегриране на технологични методи и техники и най-сложните интегрални схеми ще бъдат произведени на базата на комбинирана технология. В този случай е възможно да се получат такива параметри и такава надеждност на ИС, които не могат да бъдат постигнати при използване на всеки тип технология поотделно. Например при производството на полупроводникова ИС всички елементи (пасивни и активни) се изпълняват в един технологичен процес, следователнопараметрите на елементите са взаимосвързани. Активните елементи са решаващи, тъй като преходът база-колектор на транзистора обикновено се използва като кондензатор, а областта на дифузия, получена при създаването на основата на транзистора, се използва като резистор. Невъзможно е да се оптимизират параметрите на един елемент, без същевременно да се променят характеристиките на други. При дадени характеристики на активните елементи, стойностите на пасивните елементи могат да се променят само чрез промяна на техните размери.
Когато се използва комбинираната технология, активните елементи най-често се произвеждат по равнинна технология в силиконова пластина, а пасивните елементи, използвайки години тънкослойна технология върху оксидиран елемент по елемент (резистори, а понякога и кондензатори) - повърхността на същата силиконова пластина. Производствените процеси на активната и пасивната част на ИС обаче са раздалечени във времето. Следователно характеристиките на пасивните елементи са до голяма степен независими и се определят от избора на материал, дебелината на филма и тяхната геометрия. Тъй като IC транзисторите са вътре в субстрата, размерът на такава верига може да бъде значително намален в сравнение с хибридните IC, които използват дискретни активни елементи, които заемат относително голямо количество пространство върху субстрата.
Схемите, направени по комбинирана технология, имат редица неоспорими предимства. Така например е възможно да се получат на малка площ резистори с голяма стойност и малък температурен коефициент на съпротивление, с много тясна ширина и голямо повърхностно съпротивление. Контролът на скоростта на отлагане по време на производството на резистори прави възможно производството им с много висока точност. Резисторите, получени чрез отлагане на филм, нямат токове на утечка през субстрата дори при високи температури,и относително високата топлопроводимост на субстрата предотвратява появата на зони с повишени температури във веригите.
Тънките филми, в допълнение към производството на ИС чрез епитаксиално-планарна технология, се използват широко в производството на хибридни ИС, както и в производството на нови видове микроелектронни устройства (устройства със зарядна връзка, криотронни устройства за съхранение на базата на ефекта на Джоузефсън, устройства за съхранение на базата на цилиндрични магнитни домейни и др.).