Teknolojia ya utengenezaji wa microcircuits jumuishi

Uzalishaji wa nyaya zilizounganishwa hujumuisha mfululizo wa shughuli, kufanya ambayo bidhaa ya kumaliza hupatikana hatua kwa hatua kutoka kwa vifaa vya kuanzia. Idadi ya shughuli za mchakato wa kiteknolojia inaweza kufikia 200 au zaidi, kwa hiyo tutazingatia tu ya msingi.

Epitaxy ni operesheni ya kukuza safu ya fuwele moja kwenye substrate, ambayo hurudia muundo wa substrate na mwelekeo wake wa crystallographic. Ili kupata filamu za epitaxial na unene wa 1 hadi 15 μm, njia ya kloridi hutumiwa kawaida, ambayo vipande vya semiconductor, baada ya kusafisha kabisa uso kutoka kwa aina mbalimbali za uchafu, huwekwa kwenye tube ya quartz yenye joto la juu-frequency, ambapo kaki huwashwa hadi 1200 ± 3 °C. Mto wa hidrojeni na maudhui madogo ya tetrakloridi ya silicon hupitishwa kupitia bomba. Atomi za silicon zinazoundwa wakati wa mmenyuko huchukua nafasi kwenye tovuti ya kimiani ya kioo, kwa sababu ambayo filamu inayokua inaendelea muundo wa kioo wa substrate. Wakati misombo ya wafadhili wa gesi huongezwa kwenye mchanganyiko wa gesi, safu inayokua hupata conductivity ya aina ya p.

Doping ni operesheni ya kuingiza uchafu kwenye substrate. Kuna njia mbili za doping: uenezaji wa uchafu na upandikizaji wa ioni.

Usambazaji wa uchafu ni harakati ya chembe kutokana na mwendo wa joto katika mwelekeo wa kupunguza mkusanyiko wao. Utaratibu kuu wa kupenya kwa atomi za uchafu kwenye kimiani ya fuwele ni pamoja na harakati zao zinazofuatana kwenye nafasi za kimiani. Usambazaji wa uchafu unafanywa katika tanuri za quartz kwa joto la 1100-1200 ° C, lililohifadhiwa kwa usahihi wa ± 0.5 ° C. Gesi ya kubeba ya upande wowote (N2 au Ar) hupitishwa kupitia tanuru, ambayo husafirisha chembe zinazoeneza (B2O3 au P2O5) hadi kwenye uso wa sahani, ambapo, kama matokeo ya athari za kemikali, atomi za uchafu (B au P) hutolewa; ambayo huenea kwa kina ndani ya sahani.

Ion doping hutumiwa sana katika kuundwa kwa LSI na VLSI. Ikilinganishwa na uenezaji, mchakato wa doping ya ioni huchukua muda mfupi na inaruhusu kuunda safu zilizo na vipimo vya mlalo vidogo vidogo, chini ya 0.1 µm nene, na uwezo wa juu wa kuzaliana kwa kigezo.

Oxidation ya joto hutumiwa kupata filamu nyembamba za silicon dioksidi SiO2, inategemea majibu ya juu ya joto ya silicon na oksijeni au vitu vyenye oksijeni. Oxidation hufanyika katika tanuu za quartz kwenye joto la 800-1200 °C na usahihi wa ±1 °C.

Etching hutumiwa kusafisha uso wa kaki za semiconductor kutoka kwa aina mbalimbali za uchafuzi, kuondoa safu ya SiO2, na pia kuunda grooves na depressions juu ya uso wa substrates. Etching inaweza kuwa kioevu na kavu.

Uwekaji wa kioevu unafanywa kwa kutumia asidi au alkali. Etching ya asidi hutumiwa katika utayarishaji wa mikate ya silicon kwa ajili ya utengenezaji wa miundo ya microchip ili kupata uso wa kioo-laini, na pia kuondoa filamu ya SiO2 na kuunda mashimo ndani yake. Etching ya alkali hutumiwa kupata grooves na depressions.

Lithography ni mchakato wa kutengeneza mashimo katika vinyago vinavyotumiwa kwa uenezaji wa ndani, etching, oxidation, na shughuli nyingine. Kuna tofauti kadhaa za mchakato huu.

Photolithography inategemea matumizi ya vifaa vya mwanga-nyeti - photoresists, ambayo inaweza kuwa mbaya na chanya. Wapiga picha hasi hupolimisha chini ya utendakazi wa mwanga na kuwa sugu kwa vichochezi. Katika photoresists chanya, mwanga, kinyume chake, huharibu minyororo ya polymer, hivyo maeneo ya wazi ya photoresist yanaharibiwa na etchant. Katika uzalishaji wa FPGA, safu ya photoresist inatumiwa kwenye uso wa SiO2, na katika uzalishaji wa GIS, hutumiwa kwenye safu nyembamba ya chuma iliyowekwa kwenye substrate, au kwa sahani nyembamba ya chuma ambayo hufanya kama mask inayoondolewa. .

Mchoro unaohitajika wa vipengele vya IC hupatikana kwa kuwasha photoresist kwa mwanga kwa njia ya photomask, ambayo ni sahani ya kioo, upande mmoja ambao kuna muundo mzuri au mbaya wa vipengele vya IC kwa kiwango cha 1: 1. Katika uzalishaji wa ICs, photomasks kadhaa hutumiwa, ambayo kila mmoja huweka muundo wa tabaka fulani (mikoa ya msingi na emitter, miongozo ya mawasiliano, nk).

Baada ya kuwasha na mwanga, maeneo yasiyo ya polymerized ya photoresist huondolewa na etchant, na mask ya photoresistive huundwa juu ya uso wa SiO2 (au filamu ya chuma).

Lithography ya X-ray hutumia mionzi laini ya X yenye urefu wa takriban nm 1, ambayo inafanya uwezekano wa kupata D » 0.1 µm. Katika kesi hii, photomask ni membrane (kuhusu 5 μm) ya uwazi kwa X-rays, ambayo muundo wa vipengele vya IC huundwa na lithography ya elektroni-boriti.

Lithography ya boriti ya Ion hutumia mwaliko wa kipingamizi na boriti ya ioni. Usikivu wa kupinga kwa umeme wa ion ni mara nyingi zaidi kuliko mionzi ya elektroni, ambayo inafanya uwezekano wa kutumia mihimili yenye mikondo ya chini na, ipasavyo, kipenyo kidogo (hadi 0.01 μm). Mfumo wa lithography ya ion-boriti unaendana kiteknolojia na vitengo vya doping vya ioni.

3 MISINGI YA KITEKNOLOJIA YA UZALISHAJI

SEMICONDUCTOR UNGANISHWA MICROCIRCUIT

Teknolojia ya uzalishaji wa nyaya za semiconductor jumuishi (SSIMS) imeundwa kwa misingi ya teknolojia ya transistor iliyopangwa. Kwa hivyo, ili kuelewa mizunguko ya kiteknolojia ya utengenezaji wa IC, ni muhimu kujijulisha na michakato ya kawaida ya kiteknolojia ambayo mizunguko hii imeundwa.

3.1 Shughuli za maandalizi

Ingo za silicon za kioo-moja, kama semiconductors zingine, kawaida hupatikana kwa fuwele kutoka kwa kuyeyuka - Mbinu ya Czochralski. Kwa njia hii, fimbo iliyopandwa (kwa namna ya kioo moja ya silicon) baada ya kuwasiliana na kuyeyuka huinuliwa polepole na mzunguko wa wakati huo huo. Katika kesi hii, baada ya mbegu, ingot ya kukua na kuimarisha hutolewa nje.

Mwelekeo wa crystallographic wa ingot (sehemu yake ya msalaba) imedhamiriwa na mwelekeo wa crystallographic wa mbegu. Mara nyingi zaidi kuliko wengine, ingots zilizo na sehemu ya msalaba iliyo kwenye ndege (111) au (100) hutumiwa.

Kipenyo cha kawaida cha ingots kwa sasa ni 80 mm, na kipenyo cha juu kinaweza kufikia 300 mm au zaidi. Urefu wa ingots unaweza kufikia 1-1.5 m, lakini kwa kawaida ni mara kadhaa chini.

Ingots za silicon hukatwa kwenye sahani nyingi nyembamba (0.4-1.0 mm nene), ambayo nyaya zilizounganishwa zinafanywa kisha. Uso wa sahani baada ya kukata ni kutofautiana sana: vipimo vya scratches, protrusions na mashimo mbali zaidi ya vipimo vya mambo ya baadaye ya IC. Kwa hiyo, kabla ya kuanza kwa shughuli kuu za teknolojia, sahani ni kurudia chini na kisha polished. Madhumuni ya kusaga, pamoja na kuondoa kasoro za mitambo, pia ni kuhakikisha unene unaohitajika wa sahani (microns 200-500), ambayo haipatikani wakati wa kukata, na usawa wa ndege. Mwishoni mwa kusaga, safu iliyochanganyikiwa ya mitambo mikroni kadhaa nene bado inabaki juu ya uso, ambayo chini yake kuna safu nyembamba zaidi, inayoitwa safu ya usumbufu wa mwili. Mwisho huo una sifa ya kuwepo kwa upotovu "usioonekana" wa kimiani ya kioo na matatizo ya mitambo ambayo hutokea wakati wa mchakato wa kusaga.

Kusafisha kunajumuisha kuondoa tabaka zote mbili zilizoharibiwa na kupunguza makosa ya uso kwa kiwango cha tabia ya mifumo ya macho - hundredths ya micrometer. Mbali na polishing ya mitambo, polishing ya kemikali (etching) hutumiwa, yaani, kwa asili, kufutwa kwa safu ya uso ya semiconductor katika reagents fulani. Protrusions na nyufa juu ya uso ni etched kwa kasi zaidi kuliko nyenzo msingi, na uso kwa ujumla ni leveled.

Mchakato muhimu katika teknolojia ya semiconductor pia ni kusafisha ya uso kutoka kwa uchafuzi wa vitu vya kikaboni, hasa mafuta. Kusafisha na kupunguza mafuta hufanyika katika vimumunyisho vya kikaboni (toluini, acetone, pombe ya ethyl, nk) kwa joto la juu.

Etching, kusafisha na taratibu nyingine nyingi huambatana na kuosha sahani ndani iliyotengwa na mtu maji.

3.2 Epitaksia

epitaxy inayoitwa mchakato wa kukuza tabaka za fuwele moja kwenye substrate, ambapo mwelekeo wa kioo wa safu inayokuzwa hurudia uelekeo wa fuwele wa substrate.

Hivi sasa, epitaksi kwa kawaida hutumiwa kupata tabaka nyembamba za kufanya kazi hadi 15 µm za semicondukta yenye homogeneous kwenye substrate nene kiasi, ambayo ina jukumu la muundo unaounga mkono.

Kawaida - kloridi mchakato wa epitaxy kuhusiana na silicon ni kama ifuatavyo (Mchoro 3.1). Kaki za silicon za monocrystalline hupakiwa kwenye chombo cha "mashua" na kuwekwa kwenye bomba la quartz. Mkondo wa hidrojeni hupitishwa kupitia bomba, iliyo na mchanganyiko mdogo wa silicon tetrakloridi SiCl4. Kwa joto la juu (kuhusu 1200 ° C), majibu ya SiCl4 + 2H2 = Si + 4HC1 hutokea kwenye uso wa sahani.

Kama matokeo ya mmenyuko, safu ya safi

silicon, na mvuke wa HCl huchukuliwa na mtiririko wa hidrojeni. Safu ya epitaxial ya silicon iliyowekwa ni fuwele moja na ina mwelekeo wa fuwele sawa na substrate. Mmenyuko wa kemikali, kutokana na uteuzi wa joto, hutokea tu juu ya uso wa sahani, na si katika nafasi inayozunguka.

Mchoro 3.1 - mchakato wa Epitaxy

Mchakato unaofanyika katika mkondo wa gesi unaitwa usafiri wa gesi mwitikio na gesi kuu (katika kesi hii, hidrojeni), ambayo hubeba uchafu kwenye eneo la mmenyuko, ni gesi ya carrier.

Ikiwa jozi za misombo ya fosforasi (РН3) au misombo ya boroni (В2Н6) huongezwa kwa mvuke za tetrakloridi ya silicon, basi safu ya epitaxial haitakuwa na yake mwenyewe, lakini, ipasavyo, conductivity ya elektroniki au shimo (Mchoro 3.2a), kwani atomi za wafadhili zitakuwa. kuletwa kwenye silicon iliyowekwa wakati wa majibu ya fosforasi au atomi za kipokezi za boroni.

Kwa hivyo, epitaxy inafanya uwezekano wa kukua kwenye substrate safu moja ya kioo ya aina yoyote ya conductivity na upinzani wowote maalum, kuwa na aina yoyote na thamani ya conductivity, kwa mfano, katika Mchoro 3.2a, safu n imeonyeshwa, na safu. n + au p + inaweza kuundwa.

Mchoro 3.2 - Substrates na filamu za epitaxial na oksidi

Mpaka kati ya safu ya epitaxial na substrate haina kugeuka kuwa mkali kabisa, kwani uchafu huenea kwa sehemu kutoka safu moja hadi nyingine wakati wa mchakato wa epitaxy. Hali hii inafanya kuwa vigumu kuunda ultrathin (chini ya 1 μm) na miundo ya epitaxial ya multilayer. Jukumu kuu, kwa sasa, linachezwa na epitaxy ya safu moja. Ilipanua kwa kiasi kikubwa arsenal ya teknolojia ya semiconductor; Kupata tabaka nyembamba za homogeneous kama epitaxy hutoa haiwezekani kwa njia zingine.

Katika Mchoro 3.2a na ufuatao, kiwango cha wima hakiheshimiwa.

Katika usakinishaji ulioonyeshwa kwenye Mchoro 3.1, baadhi ya shughuli za ziada hutolewa: kusafisha bomba na nitrojeni na etching ya uso wa silicon katika mvuke wa HCl (kwa madhumuni ya kusafisha). Shughuli hizi zinafanywa kabla ya kuanza kwa kuu.

Filamu ya epitaxial inaweza kutofautiana na substrate katika utungaji wa kemikali. Njia ya kupata filamu kama hizo inaitwa heteroepitaxy, Tofauti homoepitaxy, ilivyoelezwa hapo juu. Bila shaka, katika heteroepitaxy, nyenzo zote za filamu na substrate lazima bado ziwe na kimiani sawa ya kioo. Kwa mfano, filamu ya silicon inaweza kupandwa kwenye substrate ya yakuti.

Kwa kumalizia, tunaona kuwa pamoja na epitaxy ya gesi iliyoelezwa, kuna epitaxy ya kioevu, ambayo ukuaji wa safu moja ya kioo hufanyika kutoka kwa awamu ya kioevu, yaani, kutoka kwa suluhisho iliyo na vipengele muhimu.

3.3 Oxidation ya joto

Oxidation ya silicon ni moja ya michakato ya tabia zaidi katika teknolojia ya FPIM za kisasa. Filamu inayotokana ya silicon dioksidi SiO2 (Mchoro 3.2b) hufanya kazi kadhaa muhimu, ikiwa ni pamoja na:

kazi ya ulinzi - shauku uso na, hasa, ulinzi wa sehemu za wima p - n mabadiliko yanayokuja kwenye uso;

Kazi ya mask, kupitia madirisha ambayo uchafu muhimu huletwa na kuenea (Mchoro 3.4b);

Kazi ya dielectri nyembamba chini ya lango la MOSFET au capacitor (Takwimu 4.15 na 4.18c);

Msingi wa dielectric wa kuunganisha vipengele vya PCB IC na filamu ya chuma (Mchoro 4.1).

Uso wa silicon daima hufunikwa na filamu yake ya "mwenyewe" ya oksidi, inayotokana na oxidation ya "asili" kwa joto la chini kabisa. Hata hivyo, filamu hii ni nyembamba sana (takriban nm 5) kutekeleza majukumu yoyote yaliyoorodheshwa. Kwa hiyo, katika uzalishaji wa IC za semiconductor, filamu za SiO2 zenye nene hupatikana kwa njia ya bandia.

Oxidation bandia ya silicon kawaida hufanywa kwa joto la juu (°C). Oxidation kama hiyo ya joto inaweza kufanywa katika anga ya oksijeni. (oxidation kavu), katika mchanganyiko wa oksijeni na mvuke wa maji ( oxidation ya mvua) au kwa urahisi kwenye mvuke wa maji.

Katika hali zote, mchakato unafanywa katika tanuu za oxidizing. Msingi wa tanuu kama hizo ni, kama katika epitaxy, bomba la quartz ambalo "mashua" iliyo na sahani za silicon huwekwa, inapokanzwa na mikondo ya masafa ya juu au kwa njia nyingine. Mto wa oksijeni (kavu au unyevu) au mvuke wa maji hupitishwa kupitia bomba, ambayo humenyuka na silicon katika ukanda wa joto la juu. Filamu ya SiO2 iliyopatikana hivyo ina muundo wa amofasi (Mchoro 3.2b).

Kwa wazi, kiwango cha ukuaji wa oksidi lazima kipungue kwa wakati, kwa kuwa atomi mpya za oksijeni zinapaswa kuenea kupitia safu ya oksidi inayozidi kuwa nene. Fomula ya nusu-empirical inayohusiana na unene wa filamu ya oksidi na wakati wa uoksidishaji wa joto ina fomu:

wapi k - parameter kulingana na joto na unyevu wa oksijeni.

Oxidation kavu ni polepole mara kumi kuliko oxidation mvua. Kwa mfano, inachukua muda wa saa 5 kukua filamu ya SiO2 yenye unene wa 0.5 μm katika oksijeni kavu saa 1000 ° C, na dakika 20 tu katika oksijeni ya mvua. Hata hivyo, ubora wa filamu zilizopatikana katika oksijeni yenye unyevu ni chini. Kwa kupungua kwa joto kwa kila 100 ° C, wakati wa oxidation huongezeka kwa mara 2-3.

Katika teknolojia ya IC, oksidi "nene" na "nyembamba" za SiO2 zinajulikana. Oksidi nene ( d = 0.7-1.0 mikroni) hufanya kazi za ulinzi na kuficha, na nyembamba (d = 0.1-0.2 µm) - kazi za dielectric za lango katika MOSFETs na capacitors.

Mojawapo ya shida muhimu katika kukuza filamu ya SiO2 ni kuhakikisha usawa wake. Kulingana na ubora wa uso wa kaki, usafi wa reagents, na utawala wa ukuaji, matatizo fulani au mengine hutokea kwenye filamu. kasoro. Aina ya kawaida ya kasoro ni micro- na macropores, hadi kupitia mashimo (hasa katika oksidi nyembamba).

Ubora wa filamu ya oksidi huongezeka kwa kupungua kwa joto la ukuaji wake, pamoja na matumizi ya oksijeni kavu. Kwa hiyo, oksidi ya lango nyembamba, ubora ambao huamua utulivu wa vigezo vya transistor MOS, hupatikana kwa oxidation kavu. Wakati wa kukua oksidi nene, oxidation kavu na mvua hubadilishwa: ya kwanza inahakikisha kutokuwepo kwa kasoro, na ya pili inaruhusu kupunguza muda wa mchakato.

Njia zingine za kupata filamu ya SiO2 zinajadiliwa ndani.

3.4 Lithography

Masks huchukua nafasi muhimu katika teknolojia ya vifaa vya semiconductor: huhakikisha asili ya ndani ya utuaji, doping, etching, na, katika hali nyingine, epitaxy. Kila mask ina seti ya mashimo yaliyopangwa tayari - madirisha. Uzalishaji wa madirisha kama hayo ni kazi ya lithography(kuchora). Mahali pa kuongoza katika teknolojia ya utengenezaji wa mask huhifadhiwa photolithografia na lithography ya elektroni.

3.4.1. Upigaji picha. Photolithography inategemea matumizi ya vifaa vinavyoitwa wapiga picha. Hii ni aina ya emulsion ya picha inayojulikana katika upigaji picha wa kawaida. Wapiga picha ni nyeti kwa mwanga wa ultraviolet, hivyo wanaweza kusindika katika chumba ambacho sio giza sana.

Wapiga picha ni hasi na chanya. Wapiga picha hasi hupolimisha chini ya hatua ya mwanga na kuwa sugu kwa etchants (tindikali au alkali). Hii inamaanisha kuwa baada ya kufichuliwa kwa karibu, maeneo ambayo hayajaangaziwa yatawekwa (kama kwenye picha hasi ya kawaida). Katika photoresists chanya, mwanga, kinyume chake, huharibu minyororo ya polymer na, kwa hiyo, maeneo yenye mwanga yatawekwa.

Mchoro wa mask ya baadaye unafanywa kwa namna ya kinachojulikana pho­ kiolezo. Photomask ni sahani ya kioo yenye nene, kwa upande mmoja ambayo filamu nyembamba ya opaque inatumiwa na muhimu kuchora kwa namna ya mashimo ya uwazi. Vipimo vya mashimo haya (vipengele vya kuchora) kwa kiwango cha 1: 1 vinahusiana na vipimo vya vipengele vya IC vya baadaye, yaani, vinaweza kuwa microns 20-50 au chini (hadi microns 2-3). Kwa kuwa ICs zinafanywa kwa njia ya kikundi, michoro nyingi za aina sawa zimewekwa kwenye picha ya picha pamoja na "safu" na "safu". Saizi ya kila mchoro inalingana na saizi ya chip ya IC ya baadaye.

Mchakato wa kupiga picha kwa ajili ya kupata madirisha katika kinyago cha oksidi ya SiO2 kinachofunika uso wa kaki ya silicon ni kama ifuatavyo (Mchoro 3.3). Juu ya uso uliooksidishwa wa sahani hutumiwa, kwa mfano, photoresist hasi (FR). Photomask ya FS inatumiwa kwenye sahani iliyofunikwa na photoresist (iliyo na muundo kwa photoresist) na inakabiliwa na mionzi ya ultraviolet (UV) ya taa ya quartz (Mchoro 3.3a). Baada ya hayo, photomask imeondolewa, na photoresist inatengenezwa na kudumu.

Ikiwa photoresist chanya inatumiwa, basi baada ya kuendeleza na kurekebisha (ambayo inajumuisha ugumu na matibabu ya joto ya photoresist), madirisha hupatikana ndani yake katika maeneo hayo ambayo yanahusiana na maeneo ya uwazi kwenye photomask.

Kama wanasema, picha imehamishwa kutoka photomask hadi photoresist. Sasa safu ya photoresist ni mask ambayo inafaa vyema dhidi ya safu ya oksidi (Mchoro 3.3b).

Kupitia mask ya kupiga picha, safu ya oksidi imewekwa hadi silicon (etchant hii haiathiri silicon). Asidi ya Hydrofluoric na chumvi zake hutumiwa kama etchant. Matokeo yake, muundo kutoka kwa photoresist huhamishiwa kwenye oksidi. Baada ya kuondolewa (etching) ya mask ya kupiga picha, matokeo ya mwisho ya photolithography ni kaki ya silicon iliyofunikwa na mask ya oksidi na madirisha (Mchoro 3.3c). Usambazaji, uwekaji wa ioni, etching, nk unaweza kufanywa kupitia madirisha.

Mchoro 3.3 - Mchakato wa photolithography

Katika mizunguko ya kiteknolojia ya utengenezaji wa vipengele vya IC, mchakato wa kupiga picha hutumiwa mara kwa mara (tofauti kwa ajili ya kupata tabaka za msingi, emitters, mawasiliano ya ohmic, nk). Katika kesi hii, kinachojulikana kama shida ya usawazishaji wa picha hutokea. Kwa matumizi ya mara kwa mara ya upigaji picha (hadi mara 5-7 katika teknolojia ya PPIMS), uvumilivu wa usawa hufikia sehemu ndogo za micron. Mbinu ya mchanganyiko inajumuisha kufanya "alama" maalum (kwa mfano, misalaba au mraba) kwenye picha za picha, ambazo hugeuka kuwa muundo kwenye oksidi na kuangaza kupitia filamu nyembamba ya photoresist. Kutumia fotomask inayofuata, kwa njia sahihi zaidi (chini ya darubini) alama kwenye oksidi zinajumuishwa na alama zinazofanana kwenye fotomask.

Mchakato unaozingatiwa wa upigaji picha ni wa kawaida wa kupata vinyago vya oksidi kwenye kaki za silicon kwa madhumuni ya uenezaji wa ndani unaofuata. Katika kesi hiyo, mask ya photoresistive ni ya kati, ya msaidizi, kwani haiwezi kuhimili joto la juu ambalo uenezi unafanywa. Hata hivyo, katika baadhi ya matukio, wakati mchakato unaendelea kwa joto la chini, masks ya photoresistive inaweza kuwa ya msingi - kufanya kazi. Mfano ni mchakato wa kuunda wiring za chuma katika IC za semiconductor.

Wakati wa kutumia photomask, safu yake ya emulsion huvaa (inafuta) baada ya maombi 15-20. Maisha ya huduma ya fotomasks yanaweza kuongezeka kwa amri mbili za ukubwa au zaidi kwa metallization: kuchukua nafasi ya filamu ya emulsion na filamu ya chuma sugu ya kuvaa, kwa kawaida chromium.

Masks ya picha hufanywa kwa seti kulingana na idadi ya shughuli za upigaji picha katika mzunguko wa kiteknolojia. Ndani ya seti, picha za picha zinaratibiwa, yaani, zinahakikisha usawa wa mifumo wakati alama zinazofanana zimewekwa.

3.4.2 Electrolithography. Njia zilizoelezwa kwa muda mrefu zimekuwa moja ya misingi ya teknolojia ya microelectronic. Bado hawajapoteza umuhimu wao. Walakini, kadiri kiwango cha ujumuishaji kinavyoongezeka na saizi ya vipengee vya IS inapungua, shida kadhaa zimeibuka ambazo tayari zimetatuliwa kwa sehemu, na ziko chini ya masomo.

Moja ya mapungufu ya kimsingi ni wasiwasi azimio, yaani vipimo vya chini kabisa katika muundo wa kinyago kilichozalishwa. Ukweli ni kwamba urefu wa wimbi la mwanga wa ultraviolet ni 0.3-0.4 microns. Kwa hivyo, haijalishi shimo kwenye muundo wa picha ni ndogo, vipimo vya picha ya shimo hili kwenye mpiga picha haziwezi kufikia maadili maalum (kwa sababu ya kutofautisha). Kwa hiyo, upana wa chini wa vipengele ni kuhusu microns 2, na kwa ultraviolet ya kina (wavelength 0.2-0.3 microns) - kuhusu 1 micron. Wakati huo huo, saizi za mpangilio wa 1-2 μm tayari sio ndogo ya kutosha wakati wa kuunda IC kubwa na kubwa zaidi.

Njia ya wazi zaidi ya kuongeza azimio la lithography ni kutumia mionzi ya urefu mfupi wa wimbi wakati wa mfiduo.

Katika miaka ya hivi karibuni, mbinu zimetengenezwa lithography ya elektroniki . Kiini chao ni kwamba boriti iliyozingatia ya elektroni Scan(yaani, huhamishwa "mstari kwa mstari") juu ya uso wa sahani iliyotiwa na upinzani wa elektroni, na kiwango cha boriti kinadhibitiwa kwa mujibu wa mpango fulani. Katika pointi hizo ambazo zinapaswa "kuangazwa", sasa ya boriti ni ya juu, na kwa wale ambao wanapaswa kuwa "giza", ni sawa na sifuri. Kipenyo cha boriti ya elektroni ni sawa na sasa katika boriti: ndogo ya kipenyo, chini ya sasa. Hata hivyo, sasa inapungua, wakati wa mfiduo huongezeka. Kwa hiyo, ongezeko la azimio (kupungua kwa kipenyo cha boriti) linafuatana na ongezeko la muda wa mchakato. Kwa mfano, kwa kipenyo cha boriti ya 0.2-0.5 μm, wakati wa skanning ya kaki, kulingana na aina ya electronoresist na ukubwa wa kaki, inaweza kuanzia makumi ya dakika hadi saa kadhaa.

Moja ya aina ya lithography ya elektroni inategemea kukataa masks ya kupinga elektroni na inahusisha hatua ya boriti ya elektroni moja kwa moja kwenye safu ya oksidi ya SiO2. Inabadilika kuwa katika maeneo ya "flare" safu hii inawekwa mara kadhaa kwa kasi zaidi kuliko katika maeneo "yenye giza".

Vipimo vya chini zaidi vya lithography ya elektroni ni 0.2 µm, ingawa kiwango cha juu kinachoweza kufikiwa ni 0.1 µm.

Mbinu nyingine za lithography ziko chini ya uchunguzi, kwa mfano, mionzi ya eksirei laini (yenye urefu wa mawimbi ya 1-2 nm) inaruhusu kupata vipimo vya chini vya 0.1 µm, na lithography ya ion-boriti 0.03 µm.

3.5 Doping

Kuanzishwa kwa uchafu kwenye kaki ya asili (au kwenye safu ya epitaxial) kwa kueneza kwa joto la juu ni njia ya awali na bado njia kuu ya semiconductors ya doping ili kuunda miundo ya transistor na vipengele vingine kulingana na wao. Hata hivyo, hivi karibuni njia nyingine ya doping, implantation ion, imekuwa kuenea.

3.5.1 Mbinu za uenezaji. Usambazaji unaweza kuwa wa jumla na wa ndani. Katika kesi ya kwanza, inafanywa juu ya uso mzima wa sahani (Mchoro 3.4a), na kwa pili - katika maeneo fulani ya sahani kupitia madirisha kwenye mask, kwa mfano, katika safu nene ya SiO2 (Kielelezo. 3.4b) .

Usambazaji wa jumla husababisha uundaji wa safu nyembamba ya uenezi katika kaki, ambayo inatofautiana na safu ya epitaxial kwa usambazaji wa uchafu usio na homogeneous (kwa kina) (ona N(x) curves katika Mchoro 3.6a na b).

Mchoro 3.4 - Usambazaji wa jumla na wa ndani

Katika kesi ya uenezi wa ndani (Mchoro 3.4b), uchafu huenea sio tu kwa kina cha sahani, lakini pia katika maelekezo yote ya perpendicular, yaani chini ya mask. Kama matokeo ya kinachojulikana kama uenezaji wa baadaye, eneo la mpito wa p-n linalokuja juu ya uso linageuka kuwa "moja kwa moja" linalindwa na oksidi. . Uwiano kati ya kina cha upande na kuu -

uenezaji wa "wima" unategemea mambo kadhaa, ikiwa ni pamoja na kina cha safu ya uenezi . Thamani ya 0.8×L inaweza kuchukuliwa kuwa ya kawaida kwa kina cha utengamano wa upande .

Kueneza kunaweza kufanywa mara moja au mara kwa mara. Kwa mfano, wakati wa uenezaji wa 1, uchafu wa kikubali unaweza kuletwa kwenye sahani ya awali ya aina ya n na safu ya p inaweza kupatikana, na kisha, wakati wa kueneza kwa 2, uchafu wa wafadhili unaweza kuletwa kwenye safu ya p. (kwa kina kifupi) na hivyo kutoa muundo wa safu tatu. Ipasavyo, tofauti inafanywa kati ya kueneza mara mbili na tatu (tazama Sehemu ya 4.2).

Wakati wa kufanya uenezi mwingi, inapaswa kukumbushwa katika akili kwamba mkusanyiko wa kila uchafu mpya ulioletwa lazima uzidi mkusanyiko wa uliopita, vinginevyo aina ya conductivity haitabadilika, ambayo ina maana kwamba makutano ya p-n haijaundwa. Wakati huo huo, mkusanyiko wa uchafu katika silicon (au nyenzo nyingine ya chanzo) haiwezi kuwa kubwa kiholela: imepunguzwa na parameter maalum. - kikomo umumunyifu wa uchafuNS. Umumunyifu wa kizuizi hutegemea joto. Kwa joto fulani, hufikia thamani ya juu, na kisha hupungua tena. Umumunyifu wa juu wa kikomo, pamoja na halijoto inayolingana, hutolewa katika Jedwali 3.1.

Jedwali 3.1

Kwa hiyo, ikiwa uenezi mwingi unafanywa, basi kwa uenezi wa mwisho ni muhimu kuchagua nyenzo na umumunyifu wa upeo wa juu. Kwa kuwa anuwai ya vifaa vya uchafu ni mdogo,

haiwezekani kutoa zaidi ya 3 mfululizo wa kuenea.

Uchafu unaoletwa na kueneza huitwa visambazaji(boroni, fosforasi, nk). Vyanzo vya diffusants ni misombo yao ya kemikali. Hizi zinaweza kuwa kioevu (ВВr3, ROSl), imara (В2О3, P2O5) au gesi (В2Н6, РН3).

Uingizaji wa uchafu kawaida unafanywa kwa njia ya athari za usafiri wa gesi, kwa njia sawa na katika epitaxy na oxidation. Kwa hili, ama eneo moja au kanda mbili oveni za kueneza.

Tanuri za kanda mbili hutumiwa katika kesi ya diffusants imara. Katika tanuu hizo (Mchoro 3.5) kuna kanda mbili za joto la juu, moja kwa ajili ya uvukizi wa chanzo cha diffusant, pili kwa kuenea yenyewe.

Mchoro 3.5 - Mchakato wa kueneza

Mvuke wa chanzo cha diffusant zilizopatikana katika eneo la 1 huchanganywa na mtiririko wa gesi ya carrier ya upande wowote (kwa mfano, argon) na pamoja nayo hufikia ukanda wa 2, ambapo vipande vya silicon ziko. Joto katika ukanda wa 2 ni kubwa zaidi kuliko ile ya 1. Hapa, atomi zinazoenea huletwa ndani ya sahani, wakati vipengele vingine vya kiwanja cha kemikali huchukuliwa na gesi ya carrier kutoka ukanda.

Katika kesi ya vyanzo vya diffusant kioevu na gesi, hakuna haja ya uvukizi wao wa juu-joto. Kwa hivyo, tanuu za eneo moja hutumiwa, kama katika epitaxy, ambayo chanzo cha diffusant huingia tayari katika hali ya gesi.

Wakati wa kutumia vyanzo vya kioevu vya diffusant, uenezi unafanywa katika mazingira ya oksidi kwa kuongeza oksijeni kwenye gesi ya carrier. Oksijeni oksidi uso wa silicon, na kutengeneza oksidi SiO2, yaani, kwa asili, kioo. Katika uwepo wa diffusant (boroni au fosforasi), borosilicate au phosphosilicate kioo. Kwa joto la juu ya 1000 ° C, glasi hizi ziko katika hali ya kioevu, hufunika uso wa silicon na filamu nyembamba. , ili uenezaji wa uchafu uendelee, kwa kusema madhubuti, kutoka kwa awamu ya kioevu. Baada ya kukandishwa, glasi inalinda uso wa silicon kwenye sehemu za uenezaji,

i.e. kwenye madirisha ya barakoa ya oksidi. Wakati wa kutumia vyanzo vikali vya diffusant - oksidi - uundaji wa glasi hutokea katika mchakato wa kuenea bila oksijeni iliyoletwa maalum.

Kuna matukio mawili ya usambazaji wa uchafu katika safu ya uenezi.

1 Kesi ya chanzo kisicho na kikomo cha uchafu. Katika kesi hii, diffusant inapita kwa sahani kila wakati, ili mkusanyiko wa uchafu katika safu yake ya karibu ya uso uhifadhiwe mara kwa mara sawa na NS. Wakati wa kueneza unavyoongezeka, kina cha safu ya uenezi huongezeka (Mchoro 3.6a).

2 Kesi ya chanzo kidogo cha uchafu. Katika kesi hii, kwanza kiasi fulani cha atomi zinazoeneza huletwa kwenye safu nyembamba ya uso wa sahani (wakati t1), na kisha chanzo cha diffusant huzimwa na atomi za uchafu husambazwa tena juu ya kina cha sahani. jumla ya nambari haijabadilishwa (Mchoro 3.6b). Katika kesi hiyo, mkusanyiko wa uchafu juu ya uso hupungua, wakati kina cha safu ya kuenea huongezeka (curves t2 na t3). Hatua ya kwanza ya mchakato inaitwa "kulazimisha", pili - "kunyunyizia" uchafu.

Mchoro 3.6 - Usambazaji wa diffuser

3.5.2 Uwekaji wa Ioni.

Upandikizaji wa ioni ni njia ya kunyunyiza kaki (au safu ya epitaxial) kwa kupiga ioni za uchafu zinazoharakishwa hadi nishati ya kutosha kwa kupenya kwao ndani ya kina cha kigumu.

Uwekaji wa atomi za uchafu, kuongeza kasi ya ioni, na kuzingatia boriti ya ioni hufanywa katika vifaa maalum kama vile viongeza kasi vya chembe katika fizikia ya nyuklia. Nyenzo zile zile hutumiwa kama uchafu kama katika kueneza.

Ya kina cha kupenya ion inategemea nishati na wingi wao. Nguvu kubwa zaidi, zaidi ya unene wa safu iliyowekwa. Walakini, kadiri nishati inavyoongezeka, ndivyo pia kiasi kasoro za mionzi katika kioo, yaani, vigezo vyake vya umeme vinaharibika. Kwa hiyo, nishati ya ion ni mdogo kwa 100-150 keV. Kiwango cha chini ni 5-10 keV. Kwa aina hiyo ya nishati, kina cha tabaka kiko katika aina mbalimbali za 0.1 - 0.4 μm, yaani, ni kidogo sana kuliko kina cha kawaida cha tabaka za kuenea.

Mkusanyiko wa uchafu kwenye safu iliyopandikizwa inategemea wiani wa sasa kwenye boriti ya ioni na wakati wa mchakato, au, kama wanasema, muda wa expo-nafasi. Kulingana na msongamano wa sasa na mkusanyiko unaohitajika, muda wa mfiduo ni kati ya sekunde chache hadi dakika 3-5 au zaidi (wakati mwingine hadi

Saa 1-2). Bila shaka, muda mrefu wa mfiduo, idadi kubwa ya kasoro za mionzi.

Usambazaji wa kawaida wa uchafu wakati wa upandikizaji wa ayoni umeonyeshwa kwenye Mchoro 3.6c kama mkunjo thabiti. Kama tunavyoona, usambazaji huu hutofautiana sana kutoka kwa usambazaji wa usambazaji kwa uwepo wa kiwango cha juu kwa kina fulani.

Kwa kuwa eneo la boriti ya ioni (1-2 mm2) ni chini ya eneo la sahani (na wakati mwingine kioo), mtu anapaswa Scan boriti, i.e. isonge vizuri au "kwa hatua" (kwa usaidizi wa mifumo maalum ya kupotosha) moja kwa moja kando ya "safu" zote za sahani, ambayo IC ya mtu binafsi iko.

Baada ya kukamilika kwa mchakato wa alloying, sahani lazima inakabiliwa annealing kwa joto la ° C ili kuagiza kimiani ya kioo ya silicon na kuondoa (angalau sehemu) kasoro za mionzi zisizoepukika. Katika halijoto ya kupenyeza, michakato ya uenezaji hubadilisha kwa kiasi fulani wasifu wa usambazaji (ona mduara uliona ndani Mchoro 3.6c).

Uingizaji wa ion unafanywa kwa njia ya masks, ambayo njia ya ion lazima iwe fupi sana kuliko katika silicon. Nyenzo za barakoa zinaweza kuwa dioksidi ya silicon au alumini ya kawaida katika IC. Wakati huo huo, faida muhimu ya uwekaji wa ion ni kwamba ioni, zikisonga kwa mstari wa moja kwa moja, hupenya tu ndani ya kina cha sahani, na kwa kweli hakuna mlinganisho na utengamano wa nyuma (chini ya mask).

Kimsingi, upandikizaji wa ioni, kama usambaaji, unaweza kufanywa mara kwa mara kwa "kupachika" safu moja hadi nyingine. Hata hivyo, mseto wa nishati, nyakati za kukaribia na njia za kuziba zinazohitajika kwa ajili ya upandikizaji nyingi hugeuka kuwa mgumu. Kwa hiyo, implantation ya ion imepokea usambazaji kuu katika kuundwa kwa tabaka moja nyembamba.

3.6 Uwekaji wa filamu nyembamba

Filamu nyembamba sio tu msingi wa IC za mseto wa filamu nyembamba, lakini pia hutumiwa sana katika nyaya zilizounganishwa za semiconductor. Kwa hiyo, mbinu za kupata filamu nyembamba ni kati ya masuala ya jumla ya teknolojia ya microelectronics.

Kuna njia tatu kuu za kuweka filamu nyembamba kwenye substrate na juu ya kila mmoja: joto(utupu) na ion-plasma kunyunyizia dawa, ambayo ina aina mbili: cathode sputtering na kwa kweli ion-plasma.

3.6.1 Kunyunyizia kwa joto (utupu).

Kanuni ya njia hii ya sputtering imeonyeshwa kwenye Mchoro 3.7a. Kifuniko cha chuma au kioo 1 iko kwenye sahani ya msingi 2. Kati yao kuna gasket 3, ambayo inahakikisha kwamba utupu huhifadhiwa baada ya hewa kuhamishwa kutoka kwenye nafasi ya cap. Sehemu ndogo ya 4, ambayo uwekaji unafanywa, imewekwa kwa mmiliki 5 . Karibu na mmiliki inapokanzwa (sputtering hufanyika kwenye substrate yenye joto). Evaporator 7 inajumuisha heater na chanzo cha nyenzo za dawa. Damper ya Rotary 8 huzuia mtiririko wa mvuke kutoka kwa evaporator hadi substrate: uwekaji hudumu kwa wakati ambapo damper imefunguliwa.

Hita ni kawaida filament au ond iliyofanywa kwa chuma cha refractory (tungsten, molybdenum, nk), ambayo sasa kubwa ya kutosha hupitishwa. Chanzo cha dutu iliyopigwa huhusishwa na heater kwa njia tofauti: kwa namna ya mabano ("hussar"), hung'inia kwenye filament; kwa namna ya vijiti vidogo vilivyofunikwa na ond, kwa namna ya poda, hutiwa ndani

Mchoro 3.7 - Utumiaji wa filamu

crucible inapokanzwa na ond, nk Badala ya filaments, inapokanzwa kwa msaada wa boriti ya elektroni au boriti ya laser hivi karibuni imetumika.

Hali nzuri zaidi za kufidia mvuke huundwa kwenye substrate, ingawa condensation ya sehemu pia hutokea kwenye kuta za hood. Joto la chini sana la substrate huzuia usambazaji sare wa atomi za adsorbed: zimewekwa katika "visiwa" vya unene tofauti, mara nyingi haziunganishwa na kila mmoja. Kinyume chake, joto la juu sana la substrate husababisha kutengwa kwa atomi mpya zilizowekwa kwenye "uvukizi" wao. Kwa hiyo, ili kupata filamu yenye ubora wa juu, joto la substrate lazima liwe ndani ya mipaka fulani bora (kawaida 200-400 ° C). Kiwango cha ukuaji wa filamu, kulingana na idadi ya vipengele (joto la substrate, umbali kutoka kwa evaporator hadi substrate, aina ya nyenzo zilizowekwa, nk), ni kati ya kumi hadi makumi ya nanometers kwa pili.

Nguvu ya dhamana - kujitoa kwa filamu kwenye substrate au filamu nyingine - inaitwa kujitoa. Baadhi ya vifaa vya kawaida (kama vile dhahabu) vina mshikamano duni kwa substrates za kawaida, ikiwa ni pamoja na silicon. Katika hali kama hizi, kinachojulikana safu ya chini, ambayo ina sifa ya mshikamano mzuri, na kisha nyenzo ya msingi hupunjwa juu yake, ambayo pia ina mshikamano mzuri kwa sublayer. Kwa mfano, kwa dhahabu, sublayer inaweza kuwa nickel au titani.

Ili atomi za nyenzo zilizowekwa zinazoruka kutoka kwa evaporator hadi kwenye substrate zipate idadi ya chini ya migongano na atomi za gesi iliyobaki na, kwa hivyo, kutawanyika kwa kiwango cha chini, utupu wa juu wa kutosha lazima utolewe katika nafasi iliyo chini ya shimo. kofia. Kigezo cha utupu unaohitajika kinaweza kuwa hali ya kuwa njia ya bure ya atomi ni kubwa mara kadhaa kuliko umbali kati ya evaporator na substrate. Hata hivyo, hali hii mara nyingi haitoshi, kwa kuwa kiasi chochote cha gesi ya mabaki inakabiliwa na uchafuzi wa filamu iliyowekwa na mabadiliko katika mali zake. Kwa hiyo, kwa kanuni, utupu katika mitambo ya dawa ya mafuta inapaswa kuwa juu iwezekanavyo. Utupu kwa sasa ni chini ya 10-6 mmHg. Sanaa. inachukuliwa kuwa haikubaliki, na katika idadi ya mitambo ya sputtering ya darasa la kwanza imeletwa hadi 10-11 mm Hg. Sanaa.

Kanuni ya malezi ya miundo ya microcircuit. Usafi wa kielektroniki wa utupu

Kanuni za msingi za teknolojia jumuishi. Kanuni ya eneo. Kanuni ya kuweka tabaka. Mazingira ya hewa yenye vumbi. Joto na unyevu wa hewa. Usafi wa majengo na ujazo wa ndani. Vyumba safi vya kawaida.

Maji, gesi na vyombo vya habari vya gesi vinavyotumika katika utengenezaji wa IC

Uhitaji wa kutumia maji safi, gesi na mchanganyiko wa gesi. Usafi wa vifaa, majengo na usafi wa kibinafsi wa wafanyikazi.

Mahitaji ya michakato ya kiteknolojia. Mahitaji ya masharti ya utengenezaji wa vifaa vya elektroniki vya elektroniki

Kuegemea. Faida. Usalama. Utengenezaji. Uhitaji wa kuendeleza nyaraka za kubuni na teknolojia.

Kuandaa ingots na kuzikatwa kwenye mikate

Mwelekeo wa ingot. Uundaji wa kukata msingi. Kukata ingots kwenye sahani.

Uchimbaji wa sahani. Vifaa vya abrasive na zana

Umuhimu na kiini cha usindikaji wa sahani. Nyenzo za abrasive na zana zinazotumiwa katika kusaga na kusaga sahani.

Kusaga na chamfering, polishing sahani

Kusaga sahani. Usafishaji wa sahani. Kuondolewa kwa chamfer. Mbinu na teknolojia

9 Udhibiti wa ubora wa kaki na substrates baada ya machining

Upimaji wa vipimo vya kijiometri vya sahani baada ya machining. Udhibiti wa ubora wa uso wa sahani. Upimaji wa urefu wa microroughnesses kwenye sahani.

10Kusafisha sahani. Mbinu na njia

Uainishaji wa uchafuzi na njia za kusafisha. Kupunguza mafuta kwa kuzamishwa, jet, nk. Njia za ufuatiliaji wa usafi wa uso wa sahani.

11 Matibabu ya kemikali na kusafisha uso wa sahani. Kuimarisha taratibu za kusafisha

Kupungua kwa vimumunyisho, kupungua kwa mivuke ya kutengenezea, kupungua kwa poda ya sabuni, katika alkali, katika ufumbuzi wa peroxide-ammonia. Ultrasonic degreasing, hydromechanical kusafisha, jet kusafisha, kuchemsha, nk.

Uchoraji wa sahani

Silicon etching kinetics. Kuchagua na polishing etching. Utegemezi wa kiwango cha etching juu ya mali ya vifaa vya kutumika.

13 Kusafisha kavu. Utoaji wa gesi kwa shinikizo la chini

Mgawo wa dawa. Vipengele tofauti vya etching. Etching ya ion-boriti.

14 Njia za kuweka plasma

Fizikia ya mchakato wa kuunganisha ion. Ufanisi wa dawa ya uso. Etching katika vyumba vya diode na triode. Makala ya miundo yao, faida na hasara.

15Ion-plasma na etching ya ion-boriti.

Mbinu tendaji za etching ya plasma: ion-boriti na ion-plasma etching. Uwekaji wa plasma kwa kutumia mchanganyiko ulio na gesi.

16 Uchongaji wa kemikali ya Plasma, etching tendaji ya ioni

etching ya plasma. Radical plasma-kemikali etching. Uchongaji tendaji wa ion-plasma na uwekaji wa boriti ya ioni Uchoraji wa anisotropi na uteuzi.

17 Mambo yanayoamua kiwango na uteuzi wa etching

Nishati na angle ya matukio ya ions. Muundo wa gesi inayofanya kazi. Shinikizo, wiani wa nguvu na mzunguko. Kiwango cha mtiririko. Joto la uso wa kutibiwa.

18 Udhibiti wa ubora wa kaki na substrates

Udhibiti wa uso wa sahani. Udhibiti wa ubora wa kusafisha uso (njia ya nukta inayong'aa, njia ya kushuka, njia ya tribometric, njia isiyo ya moja kwa moja).

19Upigaji picha. Wapiga picha. Operesheni za kupiga picha

kazi hupinga. Michakato ya picha ya picha inayotokea kwenye mpiga picha wakati wa miale ya wapiga picha hasi na chanya. Vipengele vya shughuli za kupata muundo kwenye filamu ya kupiga picha.

20Teknolojia ya shughuli za upigaji picha

Njia na kiini cha uendeshaji wa photolithography. Njia za usindikaji wa filamu zinazopinga picha na hitaji la uzingatiaji wao kamili.

21Upigaji picha usio wa mawasiliano. Mapungufu ya photolithography ya mawasiliano. Upigaji picha wa makadirio

Upigaji picha wa Microgap. Upigaji picha wa makadirio yenye upitishaji wa picha 1:1 na upunguzaji wa picha. Vikwazo vya kimwili na kiufundi vya photolithography ya mawasiliano.

22 Uwekaji wa utupu wa joto

Uundaji wa mvuke wa dutu. Uenezi wa mvuke kutoka chanzo hadi substrates. Condensation ya mvuke kwenye uso wa substrate. Uundaji wa filamu nyembamba. Mbinu ya kunyunyizia utupu wa joto. Faida na hasara za njia.

Lahaja za njia za kupata filamu za oksidi kwenye kaki za silicon

Oxidation ya joto kwenye shinikizo la juu. Oxidation ya joto na kuongeza ya mvuke za kloridi hidrojeni. Uchaguzi wa serikali na masharti ya kukua oksidi ya joto.

26Sifa za silicon dioksidi

Muundo wa dioksidi ya silicon Mambo yanayoathiri uthabiti wa dioksidi ya silicon.

Metallization ya miundo

Mahitaji ya mawasiliano ya ohmic, nyimbo zinazobeba sasa na pedi. Teknolojia na sifa za metallization ya miundo.

Maandalizi ya miundo ya semiconductor kwa mkusanyiko

Udhibiti wa miundo ya kumaliza na vigezo vya umeme. Kuunganisha sahani kwa carrier wa wambiso. Mahitaji ya mchakato wa kutenganisha kaki kwenye fuwele. Almasi na laser scribing ya sahani na substrates. Kuandika sahani na mkataji wa almasi. Vipengele vya mchakato, faida na hasara.

61 Mbinu za kutenganisha sahani zenye mwelekeo

Mgawanyiko wa sahani katika fuwele na uhifadhi wa mwelekeo wao. Vipengele vya mchakato wa kiteknolojia. Faida na hasara za kukata diski. Kuvunja sahani. Kutenganishwa kwa sahani bila matumizi ya kuvunja zaidi

Shatalova V.V.

Maswali yaliyotayarishwa na mwalimu

1. Malysheva I.A. Teknolojia kwa ajili ya uzalishaji wa nyaya jumuishi. - M.: Redio na mawasiliano, 1991

2. Teknolojia ya Zee S. VLSI. - M.: Mir, 1986

3. Mpaka U., Lakson J. Mizunguko iliyounganishwa, vifaa, vifaa, utengenezaji. - M.: Mir, 1985.

4. Maller R., Keimins T. Vipengele vya nyaya zilizounganishwa. - M.: Mir, 1989.

5. Koledov L.A. Teknolojia na miundo ya microcircuits, microprocessors na microassemblies - M .: Lan-press LLC, 2008.

6. Onegin E.E. Mkutano wa IC otomatiki - Minsk: Shule ya Upili, 1990.

7. Chernyaev V.N. Teknolojia kwa ajili ya uzalishaji wa nyaya jumuishi na microprocessors. - M.: Redio na mawasiliano, 1987

8. Parfenov O.D. Teknolojia ya Microchip, - M.: Shule ya Upili, 1986.

9. Turtsevich A.S. Filamu za silicon ya polycrystalline katika teknolojia ya uzalishaji wa nyaya zilizounganishwa na vifaa vya semiconductor. - Minsk: Sayansi ya Bel, 2006.

10. Shchuki A.A. Nanoelectronics. - M.: Fizmatkniga, 2007.

Tabia za jumla za teknolojia ya uzalishaji wa microcircuit

Dhana za kimsingi. Uainishaji na sifa za nyaya zilizounganishwa (ICs). Hatua kuu za teknolojia ya utengenezaji wa IC, madhumuni na jukumu lao. Kanuni za teknolojia jumuishi, mbinu za utengenezaji wa miundo ya microcircuit, vipengele vya teknolojia ya uzalishaji wa IC.

Michakato kuu ya kiteknolojia inayotumika katika utengenezaji wa saketi zilizounganishwa za semiconductor ni uoksidishaji, upigaji picha, uenezaji, epitaksi, na doping ya ioni.

Oxidation ya silicon. Utaratibu huu ni wa umuhimu mkubwa katika teknolojia ya utengenezaji wa nyaya za semiconductor jumuishi. Silicon dioksidi Si0 2 ni oksidi ya glasi yenye muundo wa kemikali sawa na kioo cha quartz. Oksidi hizi ni vihami vyema kwa vipengele vya mzunguko wa mtu binafsi, hutumika kama mask ambayo huzuia kupenya kwa uchafu wakati wa kuenea, hutumiwa kulinda uso na kuunda vipengele vya dielectric vinavyofanya kazi (kwa mfano, katika MOSFETs). Wanaunda mipako inayoendelea ya sare kwenye uso wa silicon, ambayo inasisitizwa kwa urahisi na kuondolewa kutoka kwa maeneo ya ndani. Re-oxidation hutoa ulinzi P-N- mpito kutoka kwa athari za mazingira. Coefficients ya upanuzi wa joto ya silicon na dioksidi ya silicon iko karibu. Dioksidi ya silicon ina mshikamano mzuri na ni rahisi kuunda kwenye uso wa kaki.

Kulingana na njia ya maandalizi, oksidi za mafuta na anodic zinajulikana.

Oksidi za joto hupatikana kwa athari ya joto-kasi ya silicon na oksijeni na vitu vingine vyenye oksijeni. Oksidi kama hizo ni unene wa ~1 µm na zina msongamano mkubwa.

Njia ya oxidation ya joto ina aina mbili:

1) oxidation ya juu ya joto katika mkondo wa oksijeni kavu na gesi humidified;

2) oxidation katika mvuke wa maji kwa shinikizo la juu (hadi MPa 50), kwa joto la chini (5OO ... 900 ° C).

Oxidation katika mkondo wa gesi humidified iliyofanywa kulingana na Mchoro 1.8. Kaki za silicon zimewekwa kwenye bomba la quartz, ambapo hali ya joto huwekwa hadi 1100 ° C. Mwisho mmoja wa bomba huunganishwa na humidifier (maji ya deionized), ambayo gesi (argon, nitrojeni, nk) hupitishwa. Wakati humidifier imezimwa, oksijeni kavu huingia moja kwa moja kwenye tube ya quartz. Oxidation inafanywa kwa mlolongo wafuatayo: kushikilia awali katika oksijeni kavu (~ 15 min); oxidation ya muda mrefu katika oksijeni yenye unyevu (saa 2) na oxidation ya mwisho katika oksijeni kavu. Operesheni ya kwanza inatoa filamu yenye nguvu ya unene mdogo. Matibabu ya joto katika oksijeni yenye unyevu hutoa ukuaji wa haraka wa filamu (hadi 1 μm), lakini wiani wake haitoshi. Matibabu ya baadae katika oksijeni kavu husababisha densification ya filamu na kuboresha muundo wake.

Unene wa oksidi unaotumika sana ni sehemu ya kumi ya mikromita, na kikomo cha juu katika unene ni 1 µm. Kuongezewa kwa vipengele vilivyo na klorini kwenye kati iliyooksidishwa huongeza kiwango cha oxidation na huongeza kiwango cha kuvunjika. Jukumu kuu la klorini ni mabadiliko ya atomi za uchafu (potasiamu, sodiamu, n.k.) ambazo ziliingia kwa bahati mbaya kwenye dioksidi ya silicon na kuwa zisizo na umeme.

Oxidation ya silicon katika mvuke wa maji kwa shinikizo la juu hufanyika kwenye chumba, uso wa ndani ambao umewekwa na dhahabu au chuma kingine cha inert ili kuepuka athari zisizohitajika. Vipu vya silicon na kiasi fulani cha maji ya usafi wa juu huwekwa kwenye chumba, ambacho huwashwa kwa joto la oxidation (500 ... 800 ° C). Unene wa filamu hutegemea muda wa oxidation, shinikizo na mkusanyiko wa mvuke wa maji.

Ubora wa filamu ya oksidi huathiriwa na usafi wa kiasi cha kazi ambacho mchakato unafanywa. Kuingia kwa hata kiasi kidogo cha atomi za uchafu kunaweza kubadilisha sana mali ya nyenzo ya workpiece ya awali. Athari mbaya zaidi hutolewa na uchafu wa shaba, ambao mgawo wa kueneza katika silicon ni wa juu sana.

Ya umuhimu mkubwa ni utakaso wa preoxidative wa silicon kutoka kwa uchafu unaosababisha kutoendelea katika filamu. Faida ya oxidation ya shinikizo la juu ni uwezekano wa kupunguza joto la mchakato bila kuongeza muda.

Oxidation ya anode silicon ina marekebisho mawili: oxidation katika electrolyte kioevu na katika plasma ya gesi. Mchakato wa oxidation ya anodic hufanya iwezekane kupata filamu za oksidi kwa joto la chini, ambayo inazuia ugawaji wa uchafu katika maeneo ya uenezaji yaliyotanguliwa.

Ili kuunda insulation ya interlayer, mchakato wa oxidation haitumiwi, na tabaka za dielectric zinapatikana kwa kuweka.

Silicon dioksidi filamu kama tabaka kinga na hasara zifuatazo: 1) muundo porosity, ambayo inaongoza kwa uwezekano wa mvuke wa maji na baadhi ya uchafu hupenya kwa uso awali silicon; 2) uwezo wa atomi za idadi ya vipengele kuhamia kwa njia ya filamu ya dioksidi ya silicon, ambayo inasababisha kutokuwa na utulivu katika sifa za vifaa vya semiconductor.

Upigaji picha. Photolithografia ni mchakato wa kutengeneza picha ya mpito wa sakiti ya topolojia kwenye uso wa substrate dioksidi na kisha kuihamisha kwenye substrate. Katika muundo, inafanana na mbinu zinazotumiwa katika uundaji wa waendeshaji wa bodi za mzunguko zilizochapishwa. Hata hivyo, mchakato huu una maalum yake, kutokana na mahitaji ya azimio la juu na mahitaji ya kuongezeka kwa ubora wa vifaa vya kutumika na usafi wa mazingira.

Wapiga picha ni filamu nyembamba za ufumbuzi wa kikaboni, ambazo zinapaswa kuwa na mali, baada ya kufidhiwa na mwanga wa ultraviolet, kupolimisha na kuwa hakuna. Mahitaji makuu ya wapiga picha ni azimio la juu, unyeti wa mwanga, upinzani wa etchants na ufumbuzi mbalimbali wa kemikali, kujitoa vizuri kwa uso wa bidhaa.

Azimio la photoresist ni idadi ya mistari ambayo inaweza kutumika kwa milimita moja ya uso wa bodi na umbali kati yao sawa na upana wao. Azimio inategemea aina ya photoresist na unene wa safu. Na tabaka nyembamba, ni kubwa kuliko ile nene.

Kwa mujibu wa njia ya muundo, photoresists imegawanywa katika hasi na chanya (Mchoro 1.9).

Maeneo ya photoresist hasi, ambayo ni chini ya maeneo ya uwazi ya photomask, chini ya hatua ya mwanga wa ultraviolet, kupata mali si kufuta wakati wa maendeleo. Maeneo ya photoresist iko chini ya maeneo ya opaque ya photomask huondolewa kwa urahisi wakati wa kuendeleza katika kutengenezea. Hivyo ndivyo inavyoumbwa; misaada, ambayo ni picha ya vipengele vya mwanga vya photomask (Mchoro 1.9, a).

Wapiga picha hasi hufanywa kutoka kwa pombe ya polyvinyl. Wao hutumiwa sana kutokana na kutokuwepo kwa vipengele vya sumu, azimio la kukubalika (hadi mistari 50 / mm), urahisi wa maendeleo na gharama nafuu. Hasara ni kutowezekana kwa kuhifadhi zaidi ya 3 ... masaa 5 ya nafasi zilizo wazi na safu iliyowekwa, kwani mwisho huo ni ngumu hata katika giza. Kwa kuongeza, kwa kupungua kwa unyevu na joto la kawaida, nguvu ya mitambo ya safu ya photosensitive na kujitoa kwake kwa uso hupungua.

Photoresist chanya chini ya hatua ya irradiation mabadiliko ya mali yake kwa namna ambayo wakati wa usindikaji, maeneo yake irradiated kufuta katika watengenezaji, na maeneo yasiyo ya irradiated (iko chini ya maeneo opaque ya photomask) kubaki juu ya uso wa bodi (Mchoro 1.9). , b).

Kwa wapiga picha chanya, vifaa vinavyotokana na misombo ya diazo hutumiwa, ambayo inajumuisha msingi wa picha ya polymer (novolac resin), kutengenezea, na vipengele vingine. Kwa upande wa kujitoa na azimio, wao ni bora kuliko wapiga picha hasi, lakini ni ghali zaidi na wana vimumunyisho vya sumu. Azimio la wapiga picha chanya ni hadi mistari 350/mm. Faida ya mpiga picha chanya ni kutokuwepo kwa ngozi wakati wa uhifadhi wa nafasi zilizo wazi na safu ya picha inayotumika.

Katika mchakato wa kiteknolojia wa uzalishaji wa IC, photoresists kioevu na kavu hutumiwa.

Wapiga picha wa kioevu hutumiwa kwa kuzamishwa (kuzama), kumwaga na centrifugation, rolling na roller ribbed, na njia nyingine.

Wapiga picha kavu, ambao wameenea zaidi kwa sababu ya utengenezaji wao mkubwa na urahisi wa utumiaji, ni muundo mwembamba wa tabaka tatu: filamu ya uwazi ya macho (kawaida polyethilini terephthalate), polima ya picha, na filamu ya lavsan ya kinga. Wao hutumiwa kwa joto la juu na kuondolewa kwa awali kwa safu ya kinga na gluing ya photoresist. Baada ya muundo huo kufunuliwa, filamu ya macho imeondolewa na picha inatengenezwa kwa maji. Katika kesi hii, sehemu zisizo wazi za picha huondolewa.

Azimio la juu la muundo wa mzunguko hutolewa na wapiga picha chanya. Hata hivyo, faida zao hazizuii uwezekano wa kutumia photoresists hasi, ambayo ni sugu zaidi ya asidi na rahisi kuendeleza.

Hatua kuu za mchakato wa photolithography katika utekelezaji wa uchapishaji wa mawasiliano huonyeshwa kwenye Mchoro 1.10.

Maandalizi ya uso wa substrate (Mchoro 1.10, a) huathiri kwa kiasi kikubwa kujitoa kwa photoresist. Mwisho unapaswa kutumika mara moja baada ya sahani iliyooksidishwa bila matibabu yoyote ya ziada ya uso. Ikiwa substrates zimehifadhiwa kwa zaidi ya saa moja, basi matibabu ya joto hufanyika katika oksijeni kavu au nitrojeni saa t = 1000 ° C kwa dakika kadhaa. Huondoa hidrophilicity ya uso wa substrate.

Picha ya kupinga hutumiwa na centrifugation (Mchoro 1.10.6). Unene bora zaidi wa safu ya photoresist iko katika anuwai ya 0.3...0.8 µm. Kwa unene wa safu ya chini ya 0.2 µm, uwezekano wa kuchomwa huongezeka sana, na kwa unene wa zaidi ya 1 µm, azimio la mchakato hupungua, ambayo inafanya kuwa haiwezekani kupata vipengele na vipimo vidogo.

Wakati wa kutumia photoresist, ni muhimu kuhakikisha usawa wa safu (kutokuwepo kwa pores, chembe za kigeni, nk) na usawa wake katika unene. Homogeneity ya safu inategemea usafi wa photoresist ya awali, usafi wa mazingira, modes na njia ya kukausha. Usawa wa unene wa safu hutegemea mnato wa mpiga picha na njia za uwekaji wake. Ukosefu wa usawa wa safu katika unene ndio sababu ya kuzorota kwa tofauti kwa sababu ya kutokamilika kwa fotomask kwa mpiga picha wakati wa mfiduo.

Uondoaji wa kutengenezea kutoka kwa safu ya photoresist ili kuunda filamu yenye nguvu na homogeneous hufanyika kwa kukausha saa t = 18 ... 20 ° C kwa 15 ... 30 min, na kisha saa t = 90 ... 100 ° C. kwa dakika 30.

Uhamisho wa picha kutoka kwa photomask hadi sahani iliyofunikwa na safu ya photoresist inafanywa na mfiduo (Mchoro 1.10, c). Ikiwa mchakato wa photolithography unarudiwa, basi ni muhimu kuchanganya muundo uliopatikana hapo awali na muundo kwenye photomask. Usahihi wa upangaji ni 0.25 ... 0.5 µm. Taa za Xenon na zebaki-quartz hutumiwa kama chanzo cha mwanga.

Ubora wa uhamishaji huathiriwa kwa kiasi kikubwa na matukio ya mgawanyiko ambayo hutokea wakati kuna mapungufu kati ya kiolezo na sahani. Mapungufu hutokea kutokana na kutokuwa na gorofa ya substrate, kufikia 20 μm. Ubora wa uhamishaji wa picha kutoka kwa fotomask hadi safu ya mpiga picha unaweza kutathminiwa tu baada ya ukuzaji.

Uendelezaji wa picha ya siri (Mchoro 1.10, d) katika photoresist hasi inajumuisha kuondolewa kwa maeneo ambayo yalikuwa chini ya maeneo ya giza ya photomask. Katika kesi ya photoresist chanya, maeneo ya irradiated ni kuondolewa. Photoresists hasi huonyeshwa katika vimumunyisho vya kikaboni (trichlorethilini, nk), na chanya - katika ufumbuzi wa alkali. Ili kuboresha mali za kinga, safu iliyosababishwa imekaushwa saa t = 100 ... 120 ° C, na kisha tanned saa t = 200 ... 250 ° C kwa 30 ... 40 min.

Mchoro unaohitajika wa mzunguko unapatikana kwa kuunganisha maeneo ya substrate ambayo hayalindwa na photoresist katika mchanganyiko wa asidi ya nitriki na hidrofloriki (Mchoro 1.10, e).

Etching inapaswa kuhakikisha etching kamili ya filamu za oksidi. Katika kesi hiyo, kuna matukio wakati ni muhimu kwa wakati huo huo etch filamu za oksidi za unene tofauti. Usahihi wa shughuli za etching inategemea usahihi wa hasi na ubora wa photoresist. Katika kesi ya mshikamano mbaya wa safu kwenye uso wa workpiece, asidi hidrofloriki inaweza kupenya chini ya safu ya tanned na kuondokana na maeneo ya filamu ya oksidi iliyohifadhiwa nayo. Safu ya photoresist iliyobaki juu ya uso huondolewa kwenye kutengenezea, ambayo hutumiwa kama vinywaji vya kikaboni na asidi ya sulfuriki. Baada ya uvimbe, filamu za photoresist huondolewa kwa swab.

Photolithography ni moja ya michakato kuu ya kiteknolojia katika uzalishaji wa microcircuti za semiconductor. Matumizi yake yaliyoenea yanaelezewa na uzazi wa juu na azimio, ambayo inafanya uwezekano wa kupata muundo wa ukubwa mdogo, ustadi na kubadilika kwa njia, na tija ya juu. Hasara ya photolithography ya mawasiliano ni kuvaa kwa haraka kwa photomask na tukio la kasoro kwenye nyuso za mawasiliano. Inapogusana, fotomask inabonyeza chembe zozote (kama vile chembe za vumbi) kwenye safu ya mpiga picha, ambayo husababisha kasoro katika safu ya kinga ya mpiga picha.

Punje ya vumbi juu ya uso wa photoresist inaweza kuzuia ugumu wake na kusababisha kuundwa kwa shimo ("kuchomwa") katika oksidi. Kidogo cha vumbi au dots nyeusi kwenye sehemu ya uwazi ya fotomask inaweza kutoa athari sawa. Shimo katika sehemu yenye giza ya fotomask inaweza kusababisha uondoaji usio kamili wa filamu ya oksidi. Ukubwa wa chembe za vumbi ni sawa na ukubwa wa maeneo ya vipengele vya mawasiliano. Uwepo wao husababisha ndoa ya microcircuit.

Uwezekano wa kasoro zinazotokea kama matokeo ya chembe za vumbi zisizo na maji na uchafu mwingine wa sehemu zinazoingia kwenye uso wa silicon ni sawia na eneo la kaki. Uwepo wa kasoro kama hizo hupunguza eneo la juu la microcircuti.

Upigaji picha usio na mawasiliano (makadirio) huondoa mawasiliano kati ya picha ya picha na safu ya photoresist, ambayo inafanya uwezekano wa kuepuka idadi ya hasara za asili katika photolithography ya mawasiliano.

Njia ya uchapishaji wa makadirio inajumuisha kuonyesha picha kutoka kwa photomask kwenye sahani iliyofunikwa na safu ya photoresist, iliyowekwa kwa umbali mkubwa kutoka kwa kila mmoja. Vipimo vya picha kwenye fotomask vinaweza kufanywa kwa kiwango kilichopanuliwa. Kwa njia hii, mahitaji ya kujaa kwa substrates na usawa wa unene wa safu ya photoresist huongezeka. Mahitaji ya juu yanawekwa kwenye lens, ambayo inapaswa kutoa azimio linalohitajika juu ya uwanja mzima wa kazi wa substrate. Kwa sasa, azimio bora zaidi (0.4 µm) linaweza kupatikana kwenye eneo la 2x2 mm. Ugumu katika kuunda lenses ambazo hutoa azimio la juu juu ya eneo kubwa huzuia utangulizi mkubwa wa njia ya upigaji picha wa makadirio.

Upigaji picha wa Microgap unachanganya faida za njia za mawasiliano na makadirio ya upigaji picha. Kwa njia hii, pengo la 10 ... microns 20 huanzishwa kati ya sahani na photomask. Pengo kama hilo ni kubwa vya kutosha kupunguza uzushi wa diffraction, na wakati huo huo ndogo ya kutosha kupuuza upotovu usio na mstari kwenye pengo wakati wa upitishaji wa picha. Vifaa vya mfiduo wa pengo ndogo za viwandani ni ngumu zaidi kuliko vifaa vya mfiduo wa mguso.

Usambazaji. Huu ni mchakato wa kuhamisha dopants kutoka maeneo ya mkusanyiko wa juu hadi maeneo ya mkusanyiko wa chini. Ikiwa kuna gradient ya mkusanyiko wa atomi ya kipengele chochote katika imara, basi mwendo wa uenezi ulioelekezwa huundwa, ambao unatafuta kusawazisha mkusanyiko wa atomi hizi kwa kiasi chote. Michakato ya kusawazisha mkusanyiko hutokea kwa joto la kutosha la juu, wakati kasi ya chembe huongezeka kwa kasi. Wao ni sifa ya mgawo wa uenezi D, ambayo imedhamiriwa na wingi wa dutu inayopenya kupitia eneo moja kwa kila kitengo cha muda na gradient ya mkusanyiko sawa na moja.

Mgawo wa kueneza kwa nyenzo fulani na uchafu unaoweza kuenea katika makadirio ya kwanza inategemea tu halijoto (utegemezi wa kielelezo).

Mgawo wa uenezi wa vipengele vya kikundi III (B, A1, Ip) kwenye silicon ni 1 ... 1.5 maagizo ya ukubwa wa juu kuliko ya vipengele vya kikundi V (As; P; Sb). Kwa mfano, mgawo wa kueneza wa boroni kwenye silicon saa t == 1473 K ni 10.5 cm 2 / s, arseniki - 0.3 cm 2 / s.

Mchakato wa kueneza unafanywa katika hatua mbili. Katika hatua ya kwanza, safu iliyojaa uchafu huundwa kwenye kioo kutoka kwa chanzo kisicho na kipimo (awamu ya gesi). Hatua hii inaitwa kuendesha gari kwa uchafu. Inafanywa mbele ya oksijeni, ambayo inachangia kuundwa kwa safu ya kioo ya borosilicate (kwa uchafu wa B 2 0 3) au kioo cha fosforasi-silicate (kwa uchafu wa P 2 O 5) juu ya uso. Vigezo vya mchakato wa kuendesha gari ni mkusanyiko wa diffusant na oksijeni katika gesi ya carrier, kasi ya mchanganyiko wa gesi na wakati wa mchakato. Katika hatua ya pili, mchanganyiko hupitia ugawaji. Hatua hii inaitwa mtawanyiko wa uchafu. Inafanywa kwa t = 800 ... 1000 ° C kwa kutokuwepo kwa chanzo cha nje cha uchafu. Anga ya kazi ni mchanganyiko wa gesi ya inert na oksijeni. Mtawanyiko wa uchafu ndani ya kina cha kaki hufuatana na ukuaji wa filamu ya oksidi ya silicon ya kinga.

Kueneza hufanyika katika kiwango cha joto cha 1100 ... 1300 ° C, na kuzingatia mchakato wa kuendesha gari katika mchakato wa hatua mbili -1000 ... 1300 °. Chini ya 1000 °C, viambatanisho vya usambaaji ni vidogo sana na kina cha usambaaji hakitambuliki. Zaidi ya 1300 ° C, ukiukwaji wa uso wa sahani hutokea chini ya hatua ya joto la juu.

Misombo thabiti, kioevu na gesi hutumiwa kama vyanzo vya uchafu. Boroni na fosforasi hutumiwa mara nyingi kwa namna ya misombo ya kemikali B 2 0 5, P 2 O 5, nk.

Kueneza kwa mtiririko wa gesi ya carrier kutoka chanzo imara hufanyika katika mitambo ya kanda mbili (Mchoro 1.11). Chanzo cha uchafu huwekwa kwenye ukanda wa joto la chini, na kaki za silicon zimewekwa kwenye eneo la joto la juu (1100 ... 1200 ° C). Bomba husafishwa na mchanganyiko wa gesi ya inert na oksijeni, na baada ya kuanzisha utawala wa joto, sahani zimewekwa kwenye eneo la kazi. Molekuli za uchafu zinazovukiza huchukuliwa na gesi ya carrier kwa sahani na kupitia safu ya kioo kioevu huanguka kwenye nyuso zao. Kioo cha kioevu hulinda nyuso za sahani kutoka kwa uvukizi na ingress ya chembe za kigeni. Hasara za mchakato wa kueneza kutoka kwa chanzo imara - utata wa ufungaji na ugumu wa kudhibiti shinikizo la mvuke.

Kueneza kwa mtiririko wa gesi ya carrier kutoka kwa chanzo cha kioevu hufanyika kwa usanidi rahisi wa eneo moja, ambapo inawezekana kupata upeo mkubwa wa viwango vya uso. Hasara ya mchakato huo ni sumu ya juu ya viwango.

Kueneza kwa sauti iliyofungwa. Usambazaji huo hutoa uzazi mzuri wa vigezo vya tabaka za kuenea. Katika kesi hiyo, kaki ya silicon na chanzo cha uchafu huwekwa kwenye ampoule ya quartz, ambayo hupigwa kwa shinikizo la 10 -3 Pa au kujazwa na gesi ya inert. Kisha ampoule imefungwa na kuwekwa kwenye tanuru ya joto. Molekuli za mvuke wa uchafu hutangazwa na nyuso za kaki ya semiconductor na huenea ndani ya kina chake. Njia hii hutumiwa kwa kuenea kwa boroni, antimoni, arsenic, fosforasi. Uchafu huu ni sumu kali, na kuenea katika ampoule huondoa uwezekano wa sumu.

Faida ya njia ni uwezekano wa kutumia tanuri moja kwa kueneza uchafu kadhaa bila uchafuzi wao wa pande zote, hasara ni uzalishaji mdogo na haja ya mchakato wa upakiaji makini, kwani dutu yoyote inayoingia kwenye ampoule inaenea pamoja na uchafu mkuu.

Kwa njia zote za kueneza, ni muhimu kuhakikisha usambazaji sawa wa joto kwenye mhimili wa eneo la moto. Ikiwa uvumilivu juu ya kina cha safu ya kueneza ni 100%, basi inatosha kudumisha joto kwa usahihi wa ± 5 ° C. Kwa uvumilivu wa 20%, joto lazima lidumishwe kwa usahihi wa ± 0.5 ° C.

Kina cha uenezi hutofautiana kutoka kwa micrometers chache (kwa vipengele vya mzunguko) hadi 10 ... microns 100 kwa kutengwa kwao. Kina kikubwa cha kuenea kinahitaji muda muhimu (hadi 60 h).

Uchafu unaoenea ndani ya silicon kupitia shimo kwenye oksidi huenea kando kwa karibu kiwango sawa na kina.

Kasoro za kawaida za uenezi ni kupotoka kwa kina cha safu ya uenezi. Sababu za kupotoka vile ni vumbi na chembe nyingine juu ya uso wa sahani, pamoja na photoresist mabaki. Kasoro za uso na usumbufu katika kimiani ya fuwele huchangia kupenya kwa kina kwa diffusant ndani ya nyenzo. Ili kupunguza idadi ya kasoro hizo, ni muhimu kuchunguza kwa uangalifu usafi wa mazingira, vifaa na vifaa wakati wa shughuli za maandalizi na katika mchakato wa kuenea.

Risiti P-N-mpito kwa njia za kueneza inakuwezesha kudhibiti kwa usahihi kina na eneo la mpito, mkusanyiko wa uchafu, nk. Hasara ya mchakato wa kuenea ni kutowezekana kwa kupata mabadiliko ya wazi kati ya mikoa yenye aina tofauti za conductivity.

Epitaksia. Huu ni mchakato wa kukua tabaka na muundo wa kioo ulioagizwa kwa kutekeleza hatua ya mwelekeo wa substrate. Katika uzalishaji wa nyaya zilizounganishwa, aina mbili za epitaxy hutumiwa: homoepitaxy na heteroepitaxy.

Homoepitaksi (autoepitaxy) ni mchakato wa ukuaji unaoelekezwa wa dutu ya fuwele ambayo haina tofauti katika utungaji wa kemikali kutoka kwa dutu ya substrate. Heteroepitaxy ni mchakato wa ukuaji unaoelekezwa wa dutu ambayo hutofautiana katika utungaji wa kemikali kutoka kwa nyenzo za substrate.

Katika mchakato wa kukua filamu ya epitaxial, dopants zinaweza kuletwa ndani yake, na kuunda filamu za semiconductor na usambazaji wa mkusanyiko unaohitajika na aina fulani ya conductivity. Hii inafanya uwezekano wa kupata mipaka ya wazi kati ya mikoa yenye aina tofauti za conductivity.

Iliyoenea zaidi kwa sasa ni njia inayoitwa kloridi ya kupata tabaka za silicon za epitaxial, kulingana na kupunguzwa kwa tetrakloridi ya silicon. Mchakato unafanywa katika reactor, ambayo ni tube ya quartz iliyowekwa kwenye inductor ya jenereta ya RF. Reactors zinaweza kuwa za aina ya mlalo na wima.

Katika reactor ya usawa (Mchoro 1.12), wafers wa silicon huwekwa kwenye misaada ya grafiti. Inapokanzwa unafanywa na jenereta ya juu-frequency. Kabla ya kuanza mchakato, mfumo umejaa nitrojeni au heliamu ili kuondoa hewa na kusafishwa na hidrojeni safi, ambayo kwa joto la 1200 ° C humenyuka na mabaki ya filamu za oksidi kwenye uso wa substrates na karibu kabisa kuziondoa. Kisha chumba kinajazwa

mchanganyiko HC1 na H 2 kwa kuweka safu ya mikromita kadhaa nene kutoka kwa kaki ya silicon. Operesheni ya kuweka gesi huondoa safu iliyoharibiwa na mabaki Si0 2. Filamu za Epitaxial zinapatikana bila kasoro za muundo. Baada ya kusafisha, mfumo husafishwa na hidrojeni kwa dakika kadhaa, basi SiCl4 na dopant. Kama matokeo ya majibu

5iS1 4(gesi) + 2H 2(gesi) ↔ Si(NGUMU) ↓ + 4HC1(GAS)

Silicon tetrakloridi hutengana na silicon imewekwa kwenye substrate ya silicon, ambayo inachukua muundo wa safu ya msingi. Baada ya mwisho wa mchakato, substrate imepozwa na mkondo wa hidrojeni safi.

Uwiano fulani wa hidrojeni, kloridi ya silicon na uchafu hupatikana kwa kudhibiti kiwango cha malisho na joto. Kiwango cha kawaida cha mtiririko wa gesi ya carrier (hidrojeni) ni 10 L / min, na uwiano kati ya kiasi H 2 na SiCl4 ni 1000: 1. Kisambazaji cha gesi huletwa kwenye mchanganyiko huu kwa kiasi cha takriban sehemu 300 kwa kila sehemu 1,000,000 za mchanganyiko wa gesi.

Phosphine hutumiwa kama uchafu wa wafadhili. (RN 3), na kupata safu P-aina - diborane (B 2 H 6).

Kiwango cha ukuaji wa filamu ya epitaxial inategemea matumizi SiCl4 na H 2 joto la substrate, kiasi cha uchafu ulioanzishwa, nk Vigezo hivi, ambavyo vinaweza kudhibitiwa kwa usahihi kabisa, huamua muda wa mchakato.

Unene mdogo zaidi wa filamu ya epitaxial imedhamiriwa na kuwepo kwa vituo vya crystallization. Kikomo cha juu cha unene wa filamu bila kasoro ni 250 µm. Mara nyingi, unene wa filamu ya epitaxial ni kutoka 1 hadi 25 µm.

Ubora wa safu ya epitaxial huathiriwa sana na usafi wa uso wa substrate na gesi zinazotumiwa. Kaki za silikoni zenye unene wa 150...200 µm, zisizo na kasoro za kimuundo, hutumika kama sehemu ndogo. Maudhui yanayoruhusiwa ya uchafu katika gesi ni sawa na sehemu kadhaa za uchafu kwa sehemu milioni ya gesi.

Udhibiti wa kaki za semiconductor unafanywa baada ya kumaliza polishing, epitaxy, oxidation na kuenea. Inategemea uchunguzi wa kuona na uchambuzi wa picha ya sahani iliyoundwa kwenye skrini na boriti ya homocentric ya mwanga unaoonekana unaoonekana kutoka kwenye uso wa sahani.

Sehemu za kaki zilizo na muundo uliovunjika huleta misukosuko kwenye mwali wa mwanga, kutokana na ambayo kasoro za kaki huonekana kwenye skrini kama mabadiliko ya mwangaza wa picha ya kaki, na kuifanya iwezekane kutathmini ubora wake.

Kunyunyiza kwa filamu nyembamba. Njia kuu za kupata filamu nyembamba ni kunyunyiza kwa joto (uvukizi) katika utupu na ion sputtering.

Kunyunyizia mafuta katika utupu. Utuaji kama huo unategemea mali ya atomi (molekuli) za metali na vifaa vingine wakati wa uvukizi katika hali ya juu ya utupu ili kusonga kwa mstari ulio sawa (kama boriti) na kuweka kwenye uso uliowekwa kwenye njia ya harakati zao.

Ufungaji wa sputtering ya utupu (Mchoro 1.13) una sahani ya gorofa 6, ambayo kofia ya glasi au chuma imewekwa 9. Katika kesi ya mwisho, hutolewa na glasi ya kutazama. Sahani ina sehemu mbili za maboksi zisizo na utupu. 4 kuwasha evaporator 3. Substrate huwekwa kwa umbali fulani kutoka kwa evaporator 10, ambayo filamu nyembamba inatumiwa. Substrate inapokanzwa na imefungwa na damper mpaka mode iliyowekwa inapatikana. 1.

Kwa mujibu wa taratibu za kimwili zinazotokea wakati wa uvukizi katika utupu, hatua zifuatazo za malezi ya filamu zinaweza kujulikana: 1) uhamisho wa nyenzo zilizowekwa kwenye hali ya mvuke; 2) uhamisho wa mvuke kutoka kwa chanzo cha uvukizi hadi kwenye substrate; 3) condensation ya mvuke kwenye substrate na malezi ya filamu.

Uhamisho wa nyenzo zilizopigwa kwenye hali ya mvuke. Katika eneo la malezi ya mvuke, nyenzo huvukiza na joto hadi shinikizo la mvuke wake linazidi shinikizo la gesi zilizobaki. Katika kesi hii, molekuli zenye joto zaidi na nishati ya juu ya kinetic hushinda nguvu za kivutio cha Masi na kujitenga na uso wa kuyeyuka. Kutokana na uhamisho wa joto uliopunguzwa kwa kasi chini ya hali ya juu ya utupu, overheating ya substrates haitoke.

Kwa vifaa vingine, joto la uvukizi wa kawaida ni chini kuliko kiwango cha kuyeyuka. Kwa mfano, chromium ina kiwango myeyuko cha 1800°C, na huyeyuka inapopashwa katika utupu kwa joto la 1205°C. Mpito wa dutu kutoka kwa hali ngumu hadi hali ya mvuke bila kupitia hali ya kioevu inaitwa usablimishaji.

Uhamisho wa mvuke kutoka chanzo cha uvukizi hadi kwenye substrate. Eneo la uhamishaji wa mvuke ni 10...20 cm. Ili trajectories ya molekuli ya dutu evaporated kuwa rectilinear, wastani njia ya bure ya molekuli ya gesi mabaki lazima 5...10 mara. kubwa kuliko vipimo vya mstari wa eneo la uhamishaji wa mvuke.

Njia ya bure l- umbali unaosafirishwa na molekuli ya mvuke ya dutu bila kugongana na molekuli za gesi zilizobaki. Katika utupu wa juu, wakati l ³ DD- umbali kutoka kwa chanzo cha uvukizi hadi substrate), molekuli za dutu iliyoyeyuka huruka umbali bila migongano. Mtiririko huu wa vitu vyenye mvuke huitwa molekuli na kuunda, utupu wa utaratibu wa 10-5 ... 10-6Pa inahitajika.

Condensation ya mvuke kwenye substrate na malezi ya filamu. Mvuke condensation inategemea joto substrate na msongamano atomiki flux. Atomi za dutu inayovukizwa hutangazwa kwenye substrate baada ya kuhama bila mpangilio juu ya uso wake.

Kwa upande wa mali ya mitambo na ya kimwili, filamu nyembamba hutofautiana kwa kiasi kikubwa kutoka kwa vifaa vingi. Kwa mfano, nguvu mahususi za baadhi ya filamu ni takriban mara 200 zaidi ya nguvu ya sampuli nyingi zilizonaswa vizuri na mara kadhaa zaidi ya nguvu ya nyenzo zinazofanywa kwa kazi baridi. Hii ni kutokana na muundo mzuri wa fuwele na plastiki ya chini. Joto la uvukizi wa metali huanzia digrii mia kadhaa (kwa mfano, 430 ° C kwa cesium) hadi elfu kadhaa (kwa mfano, 3500 ° C kwa tungsten). Katika suala hili, evaporators ya miundo mbalimbali hutumiwa katika uvukizi wa utupu. Kwa mujibu wa njia ya kupokanzwa dutu, evaporators imegawanywa katika kupinga, umeme na induction.

Katika evaporators za kupinga, nishati ya joto hupatikana kutokana na kutolewa kwa joto wakati sasa inapita kupitia heater au moja kwa moja kupitia nyenzo zinazopaswa kuyeyuka. Evaporators zinazotumiwa zaidi na inapokanzwa moja kwa moja. Katika kesi hiyo, hita maalum hutolewa, kwa msaada wa ambayo dutu ya evaporated inapokanzwa kwa joto linalohitajika. Nyenzo za evaporator kawaida ni tungsten, tantalum, molybdenum, nk.

Uchaguzi wa nyenzo za heater imedhamiriwa na mahitaji yafuatayo: nyenzo za uvukizi katika hali ya kuyeyuka lazima mvua heater vizuri, na kutengeneza mawasiliano mazuri ya joto, na haipaswi kuingia katika mmenyuko wa kemikali na nyenzo za heater. Kimsingi, hita zilizofanywa kwa tungsten, molybdenum, tantalum hutumiwa.

Evaporators sugu haitoi muundo unaohitajika wa filamu wakati wa uvukizi wa aloi. Kutokana na tofauti katika shinikizo la mvuke wa vipengele mbalimbali, muundo wa filamu hutofautiana kwa kiasi kikubwa na ile ya nyenzo za kuanzia. Kwa mfano, aloi ya nichrome iliyopigwa (80% Ni na 20% Cr) huunda filamu kwenye substrate yenye muundo wa 60% Ni na 40% Cr. Ili kupata filamu za utungaji unaohitajika kutoka kwa aloi za multicomponent (kwa mfano, MLT, nk), njia ya microdosing au uvukizi wa kulipuka hutumiwa. Kwa njia hii, evaporator ya mkanda inapokanzwa kwa joto linalozidi joto la uvukizi wa sehemu ya refractory zaidi na 200 ... 300 ° C inalishwa na microdose ya poda ya alloy evaporated na ukubwa wa chembe ya 100 ... 200 microns. Uvukizi wa microdose hutokea karibu mara moja.

Katika evaporators za elektroniki, nishati ya kinetic ya elektroni inabadilishwa kuwa nishati ya joto. Nyenzo za evaporated hutumiwa kwa namna ya waya imara, mwisho wa bure ambao unakabiliwa na boriti ya elektroni. Kutokana na muda mfupi wa kupokanzwa (10 -8 ... 10 -9 s), vipengele mbalimbali vya kiwanja tata hupuka na kuweka kwenye substrate karibu wakati huo huo. Kupokanzwa kwa boriti ya elektroni hufanya iwezekanavyo kuyeyusha metali za kinzani na aloi zao.

Ili kuongeza utulivu wa vigezo, filamu nyembamba za chuma zinakabiliwa na matibabu ya joto kwa kupokanzwa t=300 ... 400 ° C. Katika kesi hiyo, fuwele huwa mbaya zaidi, dhamana kati yao huongezeka, filamu inakuwa denser na compact zaidi, na resistivity umeme hupungua.

Uwekaji wa utupu hutumiwa sana kupata filamu za kupinga, kondakta zilizofanywa kwa shaba, alumini na aloi nyingine, mipako ya dielectric ya oksidi ya silicon, nk. Faida kuu za mchakato ni usafi wa juu wa filamu inayosababisha, urahisi wa kudhibiti unene wake wakati. mchakato wa uwekaji, na urahisi wa utekelezaji. Vikwazo muhimu zaidi vya mchakato ni mabadiliko katika uwiano wa asilimia ya vipengele wakati wa uvukizi wa vitu vya utungaji tata; usawa wa unene wa chini wa filamu wakati wa utuaji juu ya eneo kubwa kutoka kwa vyanzo vya uhakika; ugumu wa kuyeyusha nyenzo za kinzani; inertia ya juu ya mchakato wakati wa kutumia evaporators za kupinga; nguvu ya chini ya wambiso ya filamu na substrate.

Ionic sputtering. Inategemea uzushi wa uharibifu wa nyenzo ngumu wakati uso wao unapigwa bomu na molekuli za ionized ya gesi adimu. Mchakato huo hauhusiani na joto la juu na hufanya iwezekanavyo kupata filamu za metali za kinzani na aloi. Kuna aina zifuatazo za sputtering ya ion: cathode, ion-plasma na magnetron.

Cathode sputtering (mfumo wa "diode") (Mchoro 1.14) unafanywa katika chumba cha utupu, ambapo electrodes mbili za ndege-sambamba ziko. Electrode moja (cathode) imetengenezwa kwa nyenzo ya kunyunyizia dawa na ni lengo la kupiga mabomu. Electrode nyingine (anode) hutumika kama substrate ambayo filamu imewekwa. Shinikizo la chini linaundwa kwenye chumba cha utupu (10 -3 ... 10 -4 Pa), baada ya hapo hujazwa na gesi ya inert (kawaida argon) kwa shinikizo la 1 ... 10 Pa. Wakati voltage ya juu (1 ... 3 kV) inatumiwa, kutokwa kwa gesi inayowaka kwa kujitegemea hutokea kati ya electrodes, msisimko na chafu ya elektroni. Cathode ni chanzo cha elektroni zinazohitajika ili kudumisha kutokwa kwa mwanga. Elektroni husogea kuelekea anode na, zinapogongana na molekuli za gesi zisizo na upande, hugonga elektroni mpya, ambayo husababisha kuongezeka kwa kasi kwa mtiririko wa elektroni. Katika kesi hiyo, molekuli ya gesi ya inert inageuka kutoka neutral hadi ion chanya, ambayo ina molekuli kubwa ikilinganishwa na elektroni. Hii ndio jinsi ionization ya gesi hutokea, ambayo, kwa idadi kubwa au sawa ya elektroni na ions, inaitwa plasma. Elektroni huhamia kwenye anode na hubadilishwa. Ioni chanya huhamia kwenye mpaka mwingine wa plasma na huharakishwa katika nafasi ya giza ya cathode, kupata nishati ya juu ili kunyunyiza lengo (cathode). Atomi za nyenzo zinazolengwa na nishati nyingi huwekwa kwenye uso wa substrate, ambayo iko karibu na cathode ya kutosha. Kawaida umbali huu ni urefu wa moja na nusu hadi mbili za nafasi ya giza ya cathode.

Kunyunyizia tendaji kwa cathodic hufanyika kwa mchanganyiko wa gesi zisizo na hewa na zinazofanya kazi. Inakuwezesha kupata utungaji tofauti wa filamu. Utekelezaji katika mchanganyiko wa gesi "argon - oksijeni" hutumiwa kupata oksidi. Kunyunyiza tendaji kwa tantalum katika angahewa ya argon pamoja na oksijeni, nitrojeni, na kaboni hufanya iwezekane kupata idadi ya misombo yenye sifa tofauti sana.

Ion-plasma sputtering (mfumo wa tatu-electrode) unafanywa kwa shinikizo la chini (Mchoro 1.15).

Shinikizo la 10 - 3 Pa linaundwa kwenye chumba na mwanga wa cathode umewashwa. Kisha inajazwa na gesi ya inert kwa shinikizo la 10-1 Pa. Uumbaji wa plasma ya kutokwa kwa gesi hutolewa na kutokwa kwa arc ambayo hutokea kati ya anode na cathode kwa voltage ya 150 ... 250 V. Cathode ya moto hutumikia chanzo cha elektroni. Nyenzo zilizopigwa (lengo) huletwa ndani ya kutokwa kwa gesi kama elektrodi huru ambayo haihusiani na kudumisha kutokwa. Elektroni zinazoigwa na cathode ya thermionic huharakishwa kuelekea anode na ionize molekuli za gesi iliyobaki njiani. Msongamano wa plasma inayotokana ni zaidi ya utaratibu wa ukubwa wa juu kuliko ule wa plasma ya kutokwa kwa mwanga. Cathode inayolengwa na substrate huwekwa kwenye mipaka iliyo kinyume ya nafasi inayofanya kazi ya plasma. Kunyunyizia huanza kutoka wakati ambapo uwezo hasi wa 200 ... 1000 V unatumiwa kwa lengo kwa heshima na anode. Uwezo huu hufukuza elektroni na kuvutia ayoni kutoka kwa nafasi ya plasma. Ions hupiga shabaha kwa njia sawa na katika toleo la "diode" inayozingatiwa. Atomi zilizopigwa, zinazohamia hasa katika mwelekeo perpendicular kwa uso, zimewekwa kwenye substrate. Kunyunyiza kwa shinikizo la chini hufanya iwezekanavyo kupata mshikamano wa juu wa filamu kwenye substrate kutokana na nishati kubwa ya chembe zilizopigwa. Kwa kuwa kwa shinikizo hili njia ya bure ya molekuli ni sentimita kadhaa, atomi zilizopigwa kwenye njia yao kutoka kwa lengo hadi kwenye substrate karibu hazigongana na molekuli na ioni za gesi ya ajizi na uchafu wa gesi, ambayo hupunguza kwa kiasi kikubwa kiwango cha uchafuzi. ya filamu na inclusions ya gesi ya kigeni. Uwezekano wa kupunguza umbali kati ya lengo na substrates ni kutokana na ukweli kwamba katika mfumo wa sputtering wa triode, uundaji wa elektroni na ions hutokea kwa uhuru kutoka kwa lengo.

Hasara za mfumo wa triode ni maisha mafupi ya huduma ya cathode ya waya na viwango tofauti vya sputtering katika sehemu za kibinafsi za lengo la gorofa.

Kunyunyiza kwa ioni za masafa ya juu hutumiwa kwa kunyunyiza dielectri na vifaa vya semiconductor. Wakati wa sputtering ya kawaida ya vifaa conductive kwamba kugonga cathode lengo, ion ya gesi ya kazi neutral hupokea elektroni kutoka kwa lengo na kutokwa, na kugeuka katika molekuli neutral kwa muda fulani. Ikiwa nyenzo inayolengwa inayorushwa ni dielectri, basi hakutakuwa na ugeuzaji wa ioni kwenye lengo na inafunikwa haraka na safu ya chaji chanya ambayo huzuia kuteleza zaidi kwa lengo.

Athari ya malipo chanya inaweza kuondolewa kwa kutumia voltage mbadala kwa electrode ya chuma ambayo dielectric kuwa sprayed ni fasta. Katika kipindi ambacho voltage juu ya lengo ni hasi, ni sputtered, ikifuatana na mkusanyiko wa malipo chanya. Wakati polarity inabadilishwa, malipo chanya hulipwa na elektroni zinazotolewa kutoka kwa plasma. Vifaa vya dielectric vinaweza kupigwa karibu na mzunguko wowote.

Bila nini ni vigumu kufikiria kuwepo kwa mtu wa kisasa? Bila shaka, bila teknolojia ya kisasa. Mambo mengine yameingia kwenye maisha yetu sana, yamekuwa ya kuchosha sana. Mtandao, TV, tanuri za microwave, friji, mashine za kuosha - bila hii ni vigumu kufikiria ulimwengu wa kisasa na, bila shaka, wewe mwenyewe ndani yake.

Ni nini hufanya karibu teknolojia zote za leo kuwa muhimu na muhimu?

Ni uvumbuzi gani ulitoa fursa kubwa zaidi za maendeleo?

Moja ya uvumbuzi wa lazima zaidi wa mwanadamu ni teknolojia ya utengenezaji wa microcircuits.

Shukrani kwake, teknolojia ya kisasa ni ndogo sana. Ni kompakt na rahisi.

Sote tunajua kuwa idadi kubwa ya vitu vinavyojumuisha microcircuti vinaweza kutoshea ndani ya nyumba. Nyingi zao zinafaa kwenye mfuko wa suruali na zina uzito mwepesi.

njia ya miiba

Ili kufikia matokeo na kupata microcircuit, wanasayansi wamefanya kazi kwa miaka mingi. Mizunguko ya awali ilikuwa kubwa kwa viwango vya leo, walikuwa kubwa na nzito kuliko jokofu, licha ya ukweli kwamba friji ya kisasa haijumuishi kabisa na nyaya ngumu na ngumu. Hakuna kitu kama hiki! Ina moja ndogo, lakini bora katika matumizi kuliko ya zamani na kubwa. Ugunduzi huo uliibuka, na kutoa msukumo kwa maendeleo zaidi ya sayansi na teknolojia, mafanikio yalifanywa. Vifaa vya uzalishaji wa Chip iliyotolewa.

Vifaa

Uzalishaji wa microcircuits sio kazi rahisi, lakini kwa bahati nzuri, mtu ana teknolojia hizo ambazo hurahisisha kazi ya uzalishaji iwezekanavyo. Licha ya ugumu huo, idadi kubwa ya microcircuits hutolewa kila siku duniani kote. Zinaboreshwa kila mara, kupata vipengele vipya na utendakazi ulioimarishwa. Je, mifumo hii midogo lakini yenye akili inaonekanaje? Hii husaidia vifaa kwa ajili ya uzalishaji wa microcircuits, ambayo, kwa kweli, inajadiliwa hapa chini.

Wakati wa kuunda microcircuits, mifumo ya uwekaji wa electrochemical, vyumba vya kusafisha, vyumba vya oksidi za maabara, mifumo ya shaba ya electrodeposition, photolithographic na vifaa vingine vya teknolojia hutumiwa.

Vifaa vya Photolithographic ni ghali zaidi na sahihi katika uhandisi wa mitambo. Inawajibika kuunda picha kwenye substrate ya silicon ili kutoa topolojia ya chip iliyokusudiwa. Photoresist inatumika kwa safu nyembamba ya nyenzo, ambayo baadaye huwashwa na photomask na mfumo wa macho. Wakati wa uendeshaji wa vifaa, ukubwa wa vipengele vya muundo hupungua.

Katika mifumo ya nafasi, jukumu la kuongoza linachezwa na motor linear umeme na interferometer laser, ambayo mara nyingi huwa na maoni. Lakini, kwa mfano, katika teknolojia iliyotengenezwa na maabara ya Moscow "Amphora", hakuna uhusiano huo. Vifaa hivi vya ndani vina harakati sahihi zaidi na kurudia laini kwa pande zote mbili, ambayo huondoa uwezekano wa kurudi nyuma.

Filters maalum hulinda mask kutokana na joto linalotokana na eneo la kina la ultraviolet, kuvumilia joto la ziada ya digrii 1000 kwa muda mrefu wa operesheni.

Ions za nishati ya chini ni mastered katika utuaji juu ya mipako ya multilayer. Hapo awali, kazi hii ilifanywa peke na njia ya magnetron sputtering.

Teknolojia ya utengenezaji wa chip

Mchakato mzima wa uumbaji huanza na uteuzi wa fuwele za semiconductor. Yanayofaa zaidi ni silicon. Kaki nyembamba ya semiconductor ni polished mpaka picha ya kioo inaonekana ndani yake. Katika siku zijazo, hatua ya lazima katika uumbaji itakuwa photolithography kwa kutumia mwanga wa ultraviolet wakati wa kuchora picha. Hii husaidia mashine kwa ajili ya uzalishaji wa microcircuits.

Microchip ni nini? Hii ni mkate wa multilayer uliotengenezwa na kaki nyembamba za silicon. Kila mmoja wao ana muundo maalum. Mchoro huu sawa huundwa katika hatua ya photolithography. Sahani zimewekwa kwa uangalifu katika vifaa maalum na joto la zaidi ya digrii 700. Baada ya kuchomwa, huoshwa na maji.

Mchakato wa kuunda sahani ya multilayer huchukua hadi wiki mbili. Photolithography inafanywa mara kadhaa hadi matokeo yaliyohitajika yanapatikana.

Uundaji wa microcircuits nchini Urusi

Wanasayansi wa ndani katika sekta hii pia wana teknolojia yao wenyewe kwa ajili ya uzalishaji wa microcircuits ya digital. Mimea ya wasifu unaolingana hufanya kazi kote nchini. Katika pato, sifa za kiufundi sio duni sana kwa washindani kutoka nchi zingine. Microcircuits za Kirusi zinapendekezwa katika majimbo kadhaa. Shukrani zote kwa bei ya kudumu, ambayo ni chini ya ile ya wazalishaji wa Magharibi.

Vipengele muhimu vya uzalishaji wa microcircuti za ubora wa juu

Microcircuits huundwa katika vyumba vilivyo na mifumo inayodhibiti usafi wa hewa. Katika hatua nzima ya uumbaji, filters maalum hukusanya habari na kusindika hewa, na hivyo kuifanya kuwa safi zaidi kuliko katika vyumba vya uendeshaji. Wafanyakazi katika uzalishaji huvaa overalls maalum ya kinga, ambayo mara nyingi huwa na mfumo wa usambazaji wa oksijeni wa ndani.

Utengenezaji wa chip ni biashara yenye faida. Wataalam wazuri katika uwanja huu wanahitajika kila wakati. Takriban vifaa vyote vya elektroniki vinaendeshwa na microcircuits. Wana vifaa vya magari ya kisasa. Vyombo vya angani havingeweza kufanya kazi bila kuwepo kwa miduara midogo ndani yake. Mchakato wa uzalishaji unaboreshwa mara kwa mara, ubora unaboresha, uwezekano unaongezeka, maisha ya rafu yanaongezeka. Microcircuits itakuwa muhimu kwa makumi ya muda mrefu au hata mamia ya miaka. Kazi yao kuu ni kufaidika Duniani na kwingineko.