Структура твердотільних інтегральних мікросхем
В В
Зміст
Введення
1. Основні види структур ІМС
1.1 Гібридні і комбінований інтегральні мікросхеми
2. Ступінь інтеграції
2.1 Фактори, обмежують ступінь інтеграції
3. Причини обмежують мінімальні розміри інтегральних мікросхем
4. Мікрозбірка оптоелектронні ІМС
Література
Введення
Твердотільна інтегральна мікросхема - це закінчений функціональний електронний вузол, елементи якого конструктивно не розділені і виготовляються в єдиному технологічному процесі, в обсязі і на поверхні напівпровідникового кристала. p> Процес створення напівпровідникової мікросхеми зводиться до формування в приповерхневому шарі напівпровідникової пластини елементів (транзисторів, діодів, резисторів) і до подальшого їх об'єднанню у функціональну схему плівковими провідниками по поверхні пластини (межсоединения).
Для характеристики типу застосовуваних в ІМС транзисторів, а також технологічних методів їх виготовлення користуються поняттям структура ІМС. У загальному випадку структура ІМС визначає послідовність шарів у складі мікросхеми по нормалі до поверхні кристала, що розрізняються матеріалів, товщиною і електрофізичними властивостями. Так, у практиці виробництва ІМС використовують структури на біполярних транзисторах (зокрема, дифузійно-планарні, епітаксійних-планарні та ін) на МДП-приладах, структури І ВІ Л і т. д. Задана структура ІМС дозволяє встановити склад і послідовність технологічних методів обробки пластини і визначити технологічні режими для кожного методу.
1. Основні види структур ІМС
На рис. 1 представлений фрагмент ІМС з дифузійно-планарної структурою, що включає біполярний транзистор і резистор. Для одночасного формування транзистора і резистора необхідно, щоб р-область резистора та ізолювальна його n-область мали глибину і електрофізичні властивості, однакові з областями відповідно бази та колектора транзистора. Аналогічне відповідність повинна забезпечуватися для всіх елементів, що входять до складу ІМС. Воно є головною ознакою і неодмінним умовою застосування інтегральної технології і дозволяє мінімізувати число технологічних операцій, які становлять цикл обробки.
Таким чином, інтегральна технологія являє собою сукупність методів обробки, що дозволяє за наявності структурного подібності (технологічної сумісності) різних елементів ІМС формувати їх одночасно в єдиному технологічному процесі.
Важливо відзначити, що випускаються в складі тієї чи іншої серії ІМС різного функціонального призначення мають єдину структуру і, отже, єдину базову технологію. Для базової технології характерні не тільки певна технологічна послідовність обробки і певний комплект обладнання, а й постійна, відпрацьована налаштування обладнання, тобто жорсткі технологічні режими. Останнє є суттєвим для економічності та ефективності процесу виробництва ІМС.
Очевидно, що базова технологія не залежить від розмірів елементів в плані, їх взаємного розташування і малюнка межсоединений. Всі ці властивості конкретної ІМС визначаються в процесі топологічного проектування, а забезпечуються фотолитографией - процесом виборчого травлення поверхневих шарів з застосуванням захисної фотомаски.
В
Рис. 1. Частковий ІМС з дифузійно-планарної структурою:
T - транзистор; R - резистор
Топологія мікросхеми - креслення, що визначає форму, розміри і взаємне розташування елементів і сполук ІМС в площині, паралельній площині кристала. Оскільки елементи та з'єднання формуються шляхом послідовного окремих шарів (колекторний шар, базовий шар і т. д.), розрізняють загальну і пошарове топологію (рис. 2 відповідно до рис. 1). За кресленням базового шару, наприклад, може бути розроблений креслення фотошаблона, за допомогою якого створюють окісну маску для виборчої дифузії домішки р-типу.
При заданому наборі елементів топологія ІМС (точніше, малюнок межсоединений) визначає її функціональні властивості. Можна уявити собі кристал, містить деякий універсальний набір елементів (очевидно, з деякою надмірністю) і суцільний шар металізації. Такі кристали у складі загальної пластини можуть бути В«доопрацьованіВ» за бажанням замовника до конкретних функціональних ІМС залежно від малюнка межсоединений, виконаного з допомогою відповідного фотошаблона. Описана універсальна пластина-заготовка, що отримала назву базового кристала, дозволяє забезпечити економічність виробництва ІМС більш вузького, спеціального застосування, що випускаються в невеликих кількостях.
В
Рис. 2. Фрагменти загальної (а) і пошарової (базового шару) (б) топології ІМС:
1 - Дефекти, що виникли на етапі металізації;
2 - Дефекти, що виникли на етапі дифузії домішки
1.1 Гібридні і суміщені інтегральні мікросхеми
Застосування напівпровідникових інтег...
