ої вибірково вводять домішки для отримання р-і n-областей (рис. 5), залежить від її однорідності, суцільності. При наявності в шарі окисної маски мікроотворів (В«проколівВ») домішка проникає через них, утворюючи в напівпровіднику незаплановані леговані мікро-області, які (залежно від їх розташування) можуть вивести відповідний елемент з ладу.
Причинами освіти В«проколівВ» можуть з'явитися неоднорідності в світлочутливому шарі (Частинки пилу, бульбашки і т. п.), а також дефекти в малюнку фотошаблона (В«ПроколиВ» на непрозорих ділянках малюнка або світлонепроникні точкові дефекти на прозорих ділянках). Елемент (а отже, і вся схема) виходить з ладу при попаданні дефекту в деяку критичну зону. Наприклад, в процесі емітерний дифузії домішок через проколи в окисної масці можуть утворитися високолеговані мікрообласті n +-типу. Такі області, якщо вони припадають на граничну зону колекторних і базових областей, призводять до виникнення струмів витоку через перехід і пробою переходу (дефекти 2, див. рис. 2). Проколи в окисної масці, що утворюються при витравлення у окісна шарі вікон під металеві контакти, приводять на етапі металізації пластини до утворення паразитних контактів (Дефекти 1, див. рис. 2) і до коротких замикань областей емітер - база, база - колектор, резистор-ізолююча область і т. д.
Таким чином, для конкретної ІМС на кожному етапі обробки можна говорити про деякої критичної площі, зумовлюючої ймовірність виходу з ладу інтегральної мікросхеми. Якщо позначити S кр критичну площа кристала ІМС, підсумувавши по всіх циклам обробки фотолітографії, d - середня кількість проколів на одиницю площі, а розподіл числа проколів, що припадають на кристал ІМС, прийняти пуассоновским, то ймовірність отримання гідного кристала ІМС після всіх операцій обробки:
(1)
З співвідношення (1) насамперед випливає, що підвищення ступеня інтеграції зменшує ймовірність виходу придатних ІМС, якщо площі елементів і якість процесу фотолітографії залишаються на незмінному рівні. Таким чином, підвищення ступеня інтеграції ІМС має супроводжуватися зменшенням площі елементів і вдосконаленням процесу формування захисних фотомасок. Висока якість фотомаски передбачає насамперед відсутність в фотослое пилоподібних частинок, газових (повітряних) включень, залишків розчинника, а також висока якість фотошаблонів (низьку щільність дефектів). У свою чергу, при виготовленні фотошаблонів також використовуються фотомаски, до яких пред'являються ще більш жорсткі вимоги.
Для підвищення якості фотолитографических процесів у виробничих приміщеннях створюють обеспиленную атмосферу, а для виробничого персоналу встановлюють певні правила виробничої гігієни.
З іншого боку, з виразу (1) видно, що підвищення ступеня інтеграції при незмінній якості технологічного процесу можливе за рахунок зменшення площі, займаної елементами ІМС, і, отже, площі критичних зон. До цього ж результату приводить і скорочення числа циклів фотолітографії. Цей другий шлях реалізується розробкою нових типів структур або з зменшеною площею, або таких, для виробництва яких потрібна менша кількість фотолитографических циклів обробки (або те й інше одночасно).
На рис. 6 представлені структури ІМС (на прикладі інвертора). Скорочення площі структури S у випадку КМДП досягнуто заміною колекторного резистора доповнюючим (навантажувальним) МДП-транзистором, а в разі І ВІ Л - многоколлекторних біполярним транзистором, причому завдяки застосуванню n-р-n-і р-n-р-транзисторів досягається суміщення окремих областей перемикаючого транзистора і транзистора-інжектора. У всіх трьох випадках зберігається властивість універсальності структур: кожна з них придатна для побудови широкого класу функціональних електронних пристроїв.
В
Рис. 6. Реалізація інвертора за допомогою різних структур:
а - Епітаксійних-планарної з живленням через резистор;
б - КМДП-структури; в - з інжекційних харчуванням (І ВІ Л)
Для створення пристроїв більш вузького функціонального класу можуть бути використані спеціальні структури, що дозволяють досягти високого ступеня інтеграції ІМС. Прикладом можуть служити структури на приладах із зарядним зв'язком (ПЗС), на яких можуть бути побудовані зсувні регістри, що запам'ятовують пристрої і деякі логічні елементи.
3. Причини обмежують мінімальні розміри інтегральних мікросхем
Для обраної структури ІМС мінімальні розміри елементів ІМС в цілому залежать від можливостей фотолітографічного процесу, які характеризуються трьома основними параметрами: 1) мінімальним розміром елемента, надійно відтвореним на напівпровідниковій пластині, якими оцінюється роздільна здатність процесу, 2) граничними відхиленнями розмірів елементів малюнка одного топологічного шару від номінальних; 3) граничним зміщенням малюнка одного топологічного шару щодо попереднього (наприклад, базового шару щодо колекторного, емітерно...
