Изготовлении пленочных

сходящаяся структура ( 3.3,6), где в каждой операции опять-таки выпускается только одно изделие, но использоваться могут продукты нескольких предшествующих операций. Например, при изготовлении интегральных тонкопленочных схем результаты операций очистки подложки и подготовки масок используются затем в одной операции — нанесении пленки на подложку;

При изготовлении интегральных транзисторов обычно используют высокоомную подложку д-типа и эпитаксиаль-ный слой /г-типа, покрытый окисной пленкой SiC>2 (

1. Что такое уровень интеграции и степень интеграции? 2. Какие функции выполняют большие интегральные схемы? 3. Какие разновидности планарной технологии используют при изготовлении интегральных транзисторов? 4. Как создаются в интегральных микросхемах пассивные элементы? 5. В чем сущность технологического метода фотолитографии? 6. Что представляет собой эпитаксиальный слой на кристаллической подложке и каким образом получают в этом слое л-островки, служащие основой для изготовления элементов интегральной микросхемы? 7. Объясните сущность диффузионно-ллаяарной технологии. 8. Каковы преимущества эпитаксиалыю-планарной технологии перед диффузионно-планарной? 9. Какие компоненты используют при создании гибридных интегральных микросхем? 10. Как осуществляется объединение пленочных пассивных элементов в гибридную интегральную микросхему? 11. Какие требования предъявляют к изоляционным материалам, используемым при герметизации интегральных микросхем? 12. Перечислите основные типы защитных корпусов, применяемых для герметизации интегральных микросхем. 13. Какие функции реализуют аналоговые интегральные микросхемы?

Значительные отличия существуют и между технологическими методами практического изготовления дискретных и интегральных элементов. Технология производства ИМС должна обладать гораздо большей гибкостью и универсальностью, поскольку при изготовлении интегральных микросхем приходится удовлетворять требованиям, одновременно предъявляемым параметрами многих элементов, а эти требования, как правило, бывают противоречивыми. Поэтому возможные значения примесных концентраций, используемых при выполнении элементов, а также размеры и геометрические конфигурации различных локальных областей изменяются в очень широких пределах.

Идея группового метода стала очень широко использоваться при изготовлении интегральных схем, что иллюстрирует 14.1. Здесь реализуется возможность технологической интеграции компонентов на одной подложке. Суть интеграции состоит в том, что на исходной пластине (см. 14.1, а) вместо отдельных транзисторов одновременно изготавливается множество ИС, каждая из которых содержит все компоненты (резисторы R, диоды VD, транзисторы VT, указанные на 14.1,6, в), необходимые для построения функционального узла. Эти компоненты соединяются

Мы рассмотрели две группы транзисторов, названия которых определяют их принципы действия: биполярные и полевые. Имеется особый тип транзисторов — однопереходные. Их принцип действия существенно отличается от принципа действия биполярного и полевого транзисторов. Однопереходные транзисторы значительно уступают полевым и биполярным по частотным свойствам (рабочая частота не более 3 МГц). Существует много других транзисторов, которые получили свои названии в основном от технологических и конструктивных признаков их производства: транзисторы сплавные, диффузионные, «меза» (имеют столообразную структуру), пленарные (технология связана с фотопроцессом и последующим травлением) и др. Все они по принципу действия относятся к полевым или биполярным транзисторам. Из всех технологий следует выделить планарную как наиболее перспективную не только при производстве транзисторов, но и при изготовлении интегральных схем (см. § 9.2).

Следует ОТМеТйть, ЧТО для логических схем Применение изо-планарной технологии не дает ощутимого выигрыша по площади, так как в них основную площадь кристалла занимает металлизация. Изопланарный процесс применяется в основном при изготовлении интегральных микросхем памяти.

Однако ни один из рассмотренных методов изоляции нельзя считать универсальным и решающим все проблемы, которые возникают при изготовлении интегральных микросхем. При выборе метода и материала изоляции необходимо учитывать конкретные функции, выполняемые микросхемой, а также степень оснащенности обору-19* 291

При изготовлении интегральных микросхем весьма перспективным считают процесс диффузии из легированных окислов, который заключается в следующем. На поверхности кремния создается слой окисла SiO, легированный заданной примесью. Диффузия происходит из слоя окисла при нагреве в печи с потоком инертного газа.

Транзисторы. Для всех конструктивно-технологических типов полупроводниковых интегральных схем транзисторы являются основными и наиболее сложными компонентами. В современной интегральной полупроводниковой технике используются транзисторы двух типов — биполярные и полевые (МДП-транзисторы). Специфическая особенность их заключается в том, что изготавливаются они по планарной или эпитаксиально-планарной технологии. Для структуры планарных транзисторов характерно расположение выводов в одной плоскости (плане). Плоская система позволяет простым способом — нанесением пленки двуокиси кремния — создать защиту от внешних воздействий. Благодаря защитному слою пла-нарные структуры получили наибольшее распространение при изготовлении интегральных схем.

работки новых высококачественных материалов. Одним из основных материалов, используемых при изготовлении интегральных микросхем, является монокристаллический кремний. Уже теперь необходимы слитки этого материала диаметром 75—150 мм с высокой степенью однородности и чистоты. Широко внедряются в микроэлектронику такие материалы, как сапфир, арсенид галлия и гал-лий-гадолиниевый гранат.

Рекомендации по применению методов изготовления тонкопленочных ГИС. Масочный метод применяют при мелкосерийном и серийном производстве. Точность изготовления R- и С-элементов ±10 %. Фотолитографический метод используют в массовом производстве. Достижимая точность изготовления резисторов + 1%. Комбинированный масочный и фотолитографический методы применяют при серийном и массовом производстве. Максимальная разрешающая способность при изготовлении пленочных элементов 50 мкм, точность изготовления R- и С-элементов ±1 и ±10 % соот-

Резисторы. При изготовлении пленочных резисторов используются резистивные материалы с различным поверхностным удельным сопротивлением. Такие материалы можно разделить на три основные группы: чистые металлы, сплавы металлов и микрокомпозиции.

Технологические методы нанесения на подложку проводящих и диэлектрических пленок те же, что и при изготовлении пленочных резисторов. Диапазон номинальных значений емкостей при приемлемых размерах пленочных конденсаторов составляет 10—Ю 000 пФ при рабочем напряжении до 15 В. В случае необходимости использования в гибридных ИМС больших емкостей применяют дискретные конденсаторы.

Для иллюстрации характерных технологических трудностей, возникающих при изготовлении пленочных диодов, рассмотрим два типа диодов — аналоговый и туннельный.

Химические методы осаждения пленок также находят применение при изготовлении пленочных микросхем. Однако наибольшее применение нашли химическое осаждение из газовой фазы и электролитическое осаждение.

При изготовлении пленочных микросхем маски могут использоваться многократно.

Для иллюстрации характерных технологических трудностей, возникающих при изготовлении пленочных диодов, рассмотрим два типа диодов — аналоговый и туннельный.

Тахогенератор как элемент системы управления и стабилизации угловой скорости. При изготовлении пленочных резисторов типов МЛТ, МТ и ВС нарезка спиральной канавки на заготовках резисторов производится на нарезных автоматах типа НПУ с программным управлением. Нарезка канавки осуществляется при встречном вращении абразивного диска и резистора и одновременном продольном перемещении резистора относительно диска. Скорость продольной подачи должна строго соответствовать расчетному шагу спирали.

При изготовлении пленочных резисторов могут использоваться и химические методы их осаждения. При этом необходимая конфигурация пленки получается с помощью съемной маски. Наибольшее распространение получили станатные резистивные пленки, состоящие в своей основе из двуокиси олова. В этих пленках имеется избыток олова по отношению к стехиометрическому составу, благодаря чему в окисле, который в чистом виде относится к классу полупроводников, преобладает электронная проводимость, обеспечивающая значительную собственную электропроводность. Удельное сопротивление станатной пленки без добавок невысокое — до 20 Ом/квадрат. Основными достоинствами станатных пленок являются высокая теплостойкость (до 250°С), высокая химическая и механическая стойкость, влагоустойчивость, что способствует при хорошей технологичности их широкому применению.

схемы в единой конструкции. При такой технологии отсутствуют сборочные операции, процесс образования элементов схемы совмещен с процессом образования самой конструкции. При изготовлении пленочных ИС электрорадиоэлементы получают на подложке в виде пленок полупроводников, диэлектриков, различных металлов и их оксидов последовательно наносимых одна на другую. Пленки по толщине разделяют на толстые (1—25 мкм) и тонкие (не более 1 мкм). Геометрическая форма пленочных элементов по возможности должна быть простой, так как это упрощает их производство, увеличивает точность изготовления и надежность. Методами пленочной технологии изготавливают резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, соединительные проводники и контактные площадки. Миниатюрные трансформаторы, транзисторы, диоды являются навесными элементами, так как их трудно изготовить методами пленочной технологии. Микросхемы с навесными элементами являются гибридными.

Главной особенностью конструирования интегральных микросхем является тесная связь конструктивных решений с технологией изготовления элементов микросхем. Интегральная технология позволяет за одну непрерывную операцию получить одновременно все элементы функционального узла или схемы в единой конструкции. При такой технологии отсутствуют сборочные операции, процесс образования элементов схемы совмещен с процессом образования самой конструкции. При изготовлении пленочных интегральных микросхем электрорадиоэлементы получают на подложке в виде пленок полупроводников, диэлектриков, различных металлов и их оксидов, последовательно наносимых одна на другую. Методами пленочной технологии изготавливают резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, соединительные проводники и контактные площадки. Миниатюрные