🗊Презентация Полупроводниковые микросхемы

Полупроводниковые микросхемы В настоящее время различают два класса полупроводниковых ИМС: биполярные и МДП ИМС в зависимости от используемых транзисторов в схеме.

Элементы полупроводниковых ИМС

Выбор материала подложек полупроводниковых ИМС Пригодность полупроводникового материала для использования при изготовлении приборов и ИМС определяется в основном параметрами, зависящими от его физических свойств: оптических, термических, термоэлектрических, зонной структуры, ширины запрещенной зоны, положения в ней примесных уровней и др. Очень важны электрические свойства полупроводниковых материалов: тип электропроводности, концентрация носителей заряда, их подвижность, удельное сопротивление, время жизни неосновных носителей заряда и их диффузионная длина, которые зависят от технологии получения полупроводника.

В последнее время происходит стремительное развитие технологии полупроводниковых приборов и ИМС на основе соединений A3B5. Это обусловлено высокой подвижностью носителей заряда, характерной для арсенида галлия и других соединений A3B5. В последнее время происходит стремительное развитие технологии полупроводниковых приборов и ИМС на основе соединений A3B5. Это обусловлено высокой подвижностью носителей заряда, характерной для арсенида галлия и других соединений A3B5. Если у кремния подвижность электронов составляет 1450 см2В-1с-1, то у арсенида галлия (GaAs) она 8800 см2В-1с-1, фосфида индия (InP) 4600. Ширина запрещенной зоны этих соединений также выше, чем у кремния (Si – 1,1 эВ, GaAs – 1,43 эВ, InP – 1,34 эВ). Однако широкое применение этих материалов в настоящее время ограничивается сложностью технологии, как при выращивании слитков, так и на операциях легирования, нанесения диэлектрика и т.д.

Кремниевые пластины для изготовления полупроводниковых приборов и ИМС выпускаются промышленностью трех видов: Кремниевые пластины для изготовления полупроводниковых приборов и ИМС выпускаются промышленностью трех видов: однослойные пластины p- и n-типов, двухслойные p- и n- типа с эпитаксиальным n- слоем, двухслойные p- типа с эпитаксиальным n- слоем и скрытым n+ – слоем.

Эпитаксиальное наращивание полупроводниковых слоев Эпитаксией называют процесс наращивания монокристаллических слоев на подложку, при котором кристаллографическая ориентация наращиваемого слоя повторяет кристаллографическую ориентацию подложки.

Эпитаксия из газовой фазы

Жидкостная эпитаксия Эпитаксия из жидкой фазы в основном применяется для получения многослойных полупроводниковых соединений, таких как GaAs, CdSnP2. Следует отметить, что в современной полупроводниковой промышленности данный метод уже давно не используется, ввиду сложности контроля параметров получаемых пленок (толщина, однородность толщины, значение стехиометрического коэффициента), их относительно низкого качества, малой производительности метода.

Молекулярно-лучевая эпитаксия МЛЭ

Технология получения диэлектрических пленок Диэлектрические пленки широко используются в технологии интегральных микросхем для различных целей: - маскирование при диффузии и ионном легировании, окислении и травлении; - изоляция приборов в схеме, контактов и межсоединений; - в качестве подзатворного диэлектрика в МДП ИС.

Легирование Основой полупроводниковой технологии является создание p-n переходов путем легирования. Сущность легирования состоит во внедрении легирующей примеси в кристаллическую решетку полупроводника и образование области с противоположным типом проводимости. Эта область ограничивается p-n переходом. Легирование можно осуществлять путем термической диффузии примеси в полупроводник, нагретый до высокой температуры, и внедрением ионов примеси с высокой энергией (ионное легирование).

Легирование полупроводников диффузией

При изготовлении полупроводниковых ИМС локальную диффузию примеси проводят с использованием маски из оксида кремния, окна в которой получены методом фотолитографии. При изготовлении полупроводниковых ИМС локальную диффузию примеси проводят с использованием маски из оксида кремния, окна в которой получены методом фотолитографии. Диффузию чаще всего проводят в две стадии: вначале на поверхности пластины создают относительно тонкий диффузионный слой с высокой концентрацией примеси (загонка); затем пластину нагревают в атмосфере кислорода, не содержащей примесь, в результате происходит перераспределение примеси из приповерхностного слоя в пластину (разгонка).

Ионное легирование полупроводников Сущность ионного легирования (ионной имплантации) заключается во внедрении ионов примеси вглубь твердого тела. Примесь загоняется не за счет диффузии при высокой температуре, а за счет энергии ионизированных атомов примеси.

Интервал энергий ускоренных ионов разделяют на три диапазона: Интервал энергий ускоренных ионов разделяют на три диапазона: Низкоэнергетическая имплантация. На практике к низкоэнергетическим относят ионные имплантеры, ускоряющие частицы до энергии 1  10 кэВ. Среднеэнергетическая имплантация. К ионам средней энергии относят частицы с энергией 10  103 кэВ. Высокоэнергетическая имплантация. К высокоэнергетической ионной имплантации относят обработку ионами, энергия которых превышает 103 кэВ.

Достоинства. Достоинства. Отсутствие зависимости предельной концентрации вводимой примеси от предела растворимости в материале подложки, вследствие чего дает возможность образования в поверхностных слоях таких сплавов, которые невозможны в обычных условиях; Позволяет контролировать профиль легирующей примеси изменением энергии, тока и положения ионного пучка, создание сложных профилей распределения концентрации примеси по глубине путем программного управления режимами; Низкая температура подложки в процессе имплантации; Позволяет формировать постепенный переход от модифицированного слоя в объем материала; Возможность модификации свойств функциональных и технологических приборных слоев с целью направленного изменения физических свойств за счет вариации характеристик внедрения и дефектообразования; Высокая точность и воспроизводимость параметров имплантации (доза, профиль) по площади обрабатываемой пластины от процесса к процессу. Недостатки. Метод имплантации имеет и некоторые недостатки, ограничивающие его применение. 1. Внедрение тяжелых частиц ведет к образованию дефектов, появление которых приводит к изменению таких электрофизических параметров, как подвижность носителей, время жизни, избыточные шумы р-n переходов; большинство внедренных атомов оказывается электрически неактивными. В связи с этим необходим термический отжиг для восстановления кристаллической решетки и ее электрофизических параметров, при этом полный отжиг дефектов достигается в диапазоне довольно высоких температур 900—1000° С. 2. Имплантация охватывает только поверхностные слои, получение глубоко залегающих слоев технически осуществимо трудно. 3. Дополнительные эффекты, появляющиеся в процессе и после ионной имплантации (например, каналирование, диффузия на стадии отжига радиационных дефектов), затрудняют контроль профиля.

Изоляция элементов

Все известные способы изоляции можно разделить на два типа: Все известные способы изоляции можно разделить на два типа: Изоляция обратносмещенным p-n переходом Изоляция диэлектриком

Последовательность технологических операций при изготовлении биполярных ИМС с диэлектрической изоляцией