Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Микроэлектроника - файл 1.docx


Микроэлектроника
скачать (231.1 kb.)

Доступные файлы (1):

1.docx232kb.01.12.2011 13:59скачать

содержание
Загрузка...

1.docx

Реклама MarketGid:
Загрузка...
ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Общая характеристика микроэлектроники. 1
2. Полупроводниковые конденсаторы. 5
3. Методы получения рвзличных конфигураций пассивных

элементов гибридных ИМС. 13
4. Заключение. 19
5. Список использованной литературы. 22


Общая характеристика микроэлектроники.

Электроника прошла несколько этапов развития, за время которых сменилось несколько поколений элементной базы: дискретная электроника электровакуумных приборов, дискретная электроника полупроводниковых приборов, интегральная электроника микросхем (микроэлектроника), интегральная электроника функциональных микроэлектронных устройств (функциональная микроэлектроника).

Элементная база электроники развивается непрерывно возрастающими темпами. Каждое из приведенных поколений, появившись в определенный момент времени, продолжает совершенствоваться в наиболее оправданных направлениях. Развитие изделий электроники от поколения к поколению идет в направлении их функционального усложнения, повышения надежности и срока службы, уменьшения габаритных размеров, массы, стоимости и потребляемой энергии, упрощения технологии и улучшения параметров электронной аппаратуры.

Современный этап развития электроники характеризуется широким применением интегральных микросхем (ИМС). Это связано со значительным усложнением требований и задач, решаемых электронной аппаратурой, что привело к росту числа элементов в ней. Число элементов постоянно увеличивается. Разрабатываемые сейчас сложные системы содержат десятки миллионов элементов. В этих условиях исключительно важное значение приобретают проблемы повышения надежности аппаратуры и ее элементов, микроминиатюризация электронных компонентов и комплексной миниатюризации аппаратуры. Все эти проблемы успешно решает микроэлектроника.

Становление микроэлектроники как самостоятельной науки стало возможным благодаря использованию богатого опыта и базы промышленности, выпускающей дискретные полупроводниковые приборы. Однако по мере развития полупроводниковой электроники выяснились серьезные ограничения применения электронных явлений и систем на их основе. Поэтому микроэлектроника продолжает продвигаться быстрыми темпами как в направлении 

совершенствования полупроводниковой интегральной технологии, так и в направлении использования новых физических явлений.

Разработка любых ИМС представляет собой довольно сложный процесс, требующий решения разнообразных научно-технических проблем. Вопросы выбора конкретного технологического воплощения ИМС решаются с учетом особенностей разрабатываемой схемы, возможностей и ограничений, присущих различным способам изготовления, а также технико-экономического обоснования целесообразности массового производства.

Эти вопросы находят решение путем использования двух основных классов микросхем - полупроводниковых и гибридных. Оба эти класса могут иметь различные варианты структур, каждый из которых с точки зрения проектирования и изготовления обладает определенными преимуществами и недостатками. По своим конструктивным и электрическим характеристикам полупроводниковые и гибридные интегральные схемы дополняют друг друга и могут одновременно применяться в одних и тех же радиоэлектронных комплексах.

При массовом выпуске различных ИМС малой мощности, особенно предназначенных для ЭВМ, используются, в основном, полупроводниковые ИМС. Гибридные микросхемы заняли доминирующее положение в схемах с большими электрическими мощностями, а также в устройствах СВЧ, в которых можно применять как толстопленочную технологию, не требующую жестких допусков и высокой точности нанесения и обработки пленок, так и тонкопленочную технологию для обеспечения нанесения пленочных элементов очень малых размеров.

Современная микроэлектроника базируется на интеграции дискретных элементов электронной техники, при которой каждый элемент схемы формируется отдельно в полупроводниковом кристалле. При этом в основе создания, ИМС лежит принцип элементной (технологической) интеграции, сопровождающейся микроминиатюризацией элементов (активных и пассивных) микросхемы. В ИМС можно выделить области, представляющие собой активные (диоды, транзисторы) и пассивные (резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности) элементы. В 

интегральной микроэлектронике сохраняется главный принцип дискретной электроники, основанной на разработке электрической схемы по законам теории цепей. Этот принцип неизбежно связан с ростом числа элементов микросхемы, и межэлементных соединений по мере усложнения выполняемых ею функций.

Повышение степени интеграции микросхем и связанное с. этим уменьшение размеров элементов имеет определенные пределы. Интеграция свыше нескольких сотен тысяч элементов (в отдельных случаях и миллионов) на одном кристалле оказывается экономически нецелесообразной и технологически трудно выполнимой.

Сложными становятся проблемы топологии и теплоотвода. Поэтому в отдаленной перспективе интегральная микроэлектроника уже не будет полностью удовлетворять разработчиков сложной радиоэлектронной аппаратуры.

Функциональная микроэлектроника предполагает принципиально новый подход, позволяющий реализовать определенную функцию аппаратуры без применения стандартных базовых элементов, основываясь непосредственно на физических явлениях в твердом теле. В этом случае локальному объекту твердого тела придаются такие свойства, которые требуются для выполнения данной функции, и промежуточный этап представления желаемой функции в виде эквивалентной электрической схемы не требуется. Функциональные микросхемы могут выполняться не только на основе полупроводников, но и на основе таких материалов, как сверхпроводники, сегнетоэлектрики, материалы с. фотопроводящими свойствами и др. Для переработки информации можно использовать явления, не связанные с электропроводностью (например, оптические и магнитные явления в диэлектриках, закономерности распространения ультразвука и т.д.).

Таким образом , функциональная микроэлектроника охватывает вопросы получения специальных сред с наперед заданными свойствами и создания различных электронных устройств методом физической интеграции, т.е. использования таких физических принципов и явлений , реализация которых позволяет получить приборы со сложным схемотехническим или системотехническим функциональным назначением.



Изделия микроэлектроники: интегральные микросхемы различной степеней интеграции, микросборки, микропроцессоры, мини- и микро-ЭВМ – позволили осуществить проектирование и промышленное производство функционально сложной радио- и вычислительной аппаратуры, отличающейся от аппаратуры предыдущих поколений лучшими параметрами, более высокими надежностью и сроком службы, меньшими потребляемой энергией и стоимостью. Аппаратура на базе изделий микроэлектроники находит широкое применение во всех сферах деятельности человека. Созданию систем автоматического проектирования, промышленных роботов, автоматизированных и автоматических производственных линий, средств связи и многому другому способствует микроэлектроника.


Полупроводниковые конденсаторы.
Полупроводниками называют вещества, обладающие электронной проводимостью, занимающей промежуточное положение между металлами и изоляторами.

От металлов они отличаются тем, что носители электрического тока в них создаются тепловым движением, светом, потоком электронов и т.п. источником энергии. Без теплового движения (вблизи абсолютного нуля) полупроводники являются изоляторами. С повышением температуры электропроводность полупроводников возрастает и при расплавлении носит металлический характер.

Полупроводники – это новые материалы, с помощью которых на протяжении последних десятилетий удаётся разрешать ряд чрезвычайно важных электротехнических задач. В настоящее время насчитывается свыше двадцати различных областей, в которых с помощью полупроводников разрешаются важнейшие вопросы эксплуатации машин и механизмов, контроля производственных процессов, получения электрической энергии, усиления высокочастотных колебаний и генерирования радиоволн, создания с помощью электрического тока тепла или холода, и для осуществления многих других процессов.

Конденсаторы.
В качестве конденсаторов, т. е. пассивных элементов полупро

водниковых ИМС, предназначенных для использования их емкос

ти, чаще всего находят применение обратно-смещенные р—n переходы или пленка окисла кремния, роль обкладок - легированные полупроводниковые области или напыленные металлические пленки. Кроме того, применяются структуры типа металл —ди

электрик .— полупроводник (МДП) (в том числе в биполярных микросхемах). Реже используются структуры типа металл — ди

электрик — металл (МДМ).

Характеристики конденсаторов полупроводниковых ИМС невысоки. Кроме того, для получения сравнительно больших емкостей необходима значительная 

площадь схемы. Поэтому при проектировании электрической схемы полупроводниковой ИМС стремятся избегать применения конденсаторов.
Диффузионные конденсаторы
В ИМС для формирования диффузионных конденсаторов (ДК) может быть использован любой из р-n-переходов: коллектор - подложка (C1), база - коллектор (С2), эмиттер - база (С3), переход р - области изолирующей диффузии и скрытого n+-слоя (С4). Варианты C1 и С4 не могут быть реализованы в ИМС с диэлектрической изоляцией.


Рис.1. Горизонтальный биполярный транзистор



Эмиттер - база

Коллектор - подложка

Коллектор - база













































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































































Рис.2. Конденсаторы на основе p – n переходов транзистора
В близкой к реальной полупроводниковой структуре с удельным сопротивлением подложки 10 Ом·см, сопротивлением слоя базы 200 Ом/см и сопротивлением слоя эмиттера 2 Ом/см при глубинах р-n-переходов эмиттер - база 2, 3 мкм, база - коллектор 2,7 мкм и коллектор - подложка 12,5 мкм р-n-переходы, используемые для формирования ДК, имеют такие характеристики:



·        удельную емкость дна р-n-перехода коллектор - подложка 100 пФ/мм2, а боковой стенки 250 пФ/мм2; пробивное напряжение перехода до 100 В;

·        удельную емкость р-n-перехода база - коллектор 350 пФ/мм2, a его пробивное напряжение 30 - 70 В;

·        удельную емкость дна р-n-перехода эмиттер - база 600 пФ/мм2, а боковой стенки 1000 пФ/мм2, пробивное напряжение перехода 7 В.

Самую большую удельную емкость (более 1000 пФ/мм2) имеет р-n-переход. область изолирующей р - диффузии - подколлекторный n+-слой, его пробивное напряжение 10 В. ТКС конденсаторов на этом переходе сравнительно большой (2·10-4 1/°С).

Поскольку ширина обедненного слоя обратно смещенного перехода зависит от напряжения, емкость ДК также изменяется с изменением напряжения. Удельную емкость любого полупроводникового перехода можно аппроксимировать формулой C0=К(1/U)m, где К —коэффициент пропорциональности, зависящий от уровня легирования полупроводниковых областей; m - показатель: mÎ [1/3; 1/2], причем m=1/2 соответствует ступенчатому, а m=1/3 - линейному переходу. Остальные значения т, входящие в указанное множество, соответствуют реальным распределениям примеси, в том числе гауссову и по функции ошибок.

В табл. 1 даны значения удельной емкости переходов интегрального транзистора со скрытым слоем и без него, с подложкой р - типа (ρs = 5 Ом·см), гауссовым распределением примеси в базе (ширина 0,7 мкм) и распределением примеси по функции ошибок в эмиттере.

Таблица 1.

Значения удельной емкости переходов интегрального транзистора

U, В

Сэб, пФ/мм2

Сбк, пФ/мм2

Скп, (с n+-слоем),

пФ/мм2

Скп (без n+ слоя), пФ/мм2

0

1400

300

260

190

5

1000

120

90

60

10

-

90

55

40

 



Эмиттерный переход обладает наибольшей удельной емкостью, но малыми напряжением пробоя и добротностью. Базовый переход используется для формирования ДК наиболее часто. Параметры диффузионных конденсаторов на этих переходах приведены в табл.2. Значения максимальной емкости даны ориентировочно в предположении, что площадь всех конденсаторов ИМС не превьшает 20 - 25% площади кристалла. Недостатком ДК является необходимость обеспечения строго определенной полярности, так как условием их нормальной работы является обратное смещение р-n-перехода.
Таблица 2.

Параметры интегральных конденсаторов

 

Тип

конденсатора

Удельная

емкость

С0, пФ/мм

Максимальн. емкость,

Сmax, пФ

Допуск

d , %

TKС×

С)·10-3,

1/°C

Пробивное

напряже-

ние, Uпр, В

Добро-тность*

 

ДК

на переходах:

Б-К

Э-Б

К-П

150(350)**

600(1000)**

100(250)**

300

1200

-

± 15¸ 20

± 20

± 15¸ 20

-1,0

-1,0

-

30-70

7-8

35-70

50-100

1-20

-

МДП с диэлектриком:

SiO2

Si3N4

400-600

800-1600

500

1200

± 20

± 20

0,015

0,01

30-50

50

25-80

20-100



Тонкопленочные с диэлектриком:

SiO2

Si3N4

500-800

3000-5500

650

4500

± 20

± 20

± 3

2-5

20-40

20

10-100

10-100
* Для ДК на частоте 1 МГц, для МДП и тонкопленочных конденсаторов на частоте 10 МГц.

** В скобках указаны значения Со для вертикальных (боковых) стенок р-n-перехода.
МДП – конденсаторы.
Нижней обкладкой служит эмиттерный n+-слой, верхней — пленка Аl, диэлектриком - тонкие слои SiO2 или Si3N4. Последний предпочтителен вследствие большей емкости С0 (диэлектрическая проницаемость ε нитрида выше, чем окисла кремния), но SiO2 более доступен. Толщина диэлектрика составляет 0,05 - 0,12 мкм. Параметры МДП - конденсаторов приведены в табл. 2. Недостатком МДП - конденсаторов в составе биполярных ИМС является необходимость введения дополнительной операции создания тонкого диэлектрика и еще одной фотолитографии.



МОП конденсатор

Тонкопленочный конденсатор







Рис.3. МОП конденсатор и тонкопленочный конденсатор


Емкость конденсаторов типа металл — диэлектрик — полупро

водник рассчитывается следующим образом. Поскольку полная удельная емкость структуры типа МДП Со состоит из последова

тельно включенных удельных емкостей диэлектрика СОд и прост

ранственного заряда в полупроводнике С0П) она может быть опре

делена согласно соотношению:

(1)

Удельная емкость диэлектрика является величиной постоянной, определяет максимальную удельную емкость всей структуры и рассчитывается по формуле:

(2)

Где и — диэлектрическая проницаемость и толщина диэлект

рической пленки.

Емкость области пространственного заряда в поверхностном слое полупроводника зависит от приложенного к МДП-конденсатору напряжения.

Если знак и величина приложенного напряжения таковы, что на поверхности полупроводника образуется слой, обогащенный ос

новными носителями заряда, полная удельная емкость определяет

ся удельной емкостью диэлектрика, т. е. С0. (Для структуры, изображенной на рисунке 2 это равенство будет выполняться при приложении к металлическому электроду, расположенному над окислом, достаточно большого по величине напряжения положи

тельного знака.)

При соответствующием знаке и достаточно большой величине при

ложенного напряжения в приповерхностном слое полупроводника под окислом может образоваться инверсионный слой, т. е. слой с обратной по отношению к нейтральному состоянию полупроводни

ка проводимостью. В условиях сильной инверсии удельная емкость пространственного заряда Сов постоянна и может быть рассчитана так же, как емкость p—n перехода.



В условиях, промежуточных по отношению к описанным двум экстремальным случаям, полная удельная емкость МДП-конденсатора рассчитывается согласно соотношению:
(3)

где ^ N — концентрация примесей в полупроводнике; U — приложен

ное напряжение.

Рассмотренная зависимость емкости МДП-конденсатора на частотах выше 100 Гц от напряжения (вольт-фарадная характерис

тика) иллюстрируется Рисунок 4. Как видно из рисунка, при отрица

тельных напряжениях на металлическом электроде (для полупро

водника р-типа) удельная емкость определяется емкостью окисла, при значительных положительных на

пряжениях — емкостью простран

ственного заряда инверсионного слоя в полупроводнике, при проме

жуточных значениях напряжения она изменяется согласно соотношению (2).


Рисунок 4. Зависимость нормализо

ванной удельной емкости

МДП - конденсатора от величины и зна

ка приложенного напряжения.
Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) конденсатора оп

ределяется выражением



(4)

где Т — температура.

Если в интервале температур (Т2—Т1) изменение емкости (С2 — С1) связано с изменением температуры линейной зависи

мостью, то ТКЕ описывается формулой

(5)

Для конденсаторов на основе р—переходов при обратных на

пряжениях порядка нескольких вольт ТКЕ составляет величину ас = (2—5) 104 1/град.

Ориентировочно структура типа МДП- (см. Рисунок 2.) обладает ванной удельной емкости С0 =400 — 600 пФ/мм2 и пробивным напряжением Uпр=10—50 В. ТКЕ составляет величину около ас=10-4 1/град. Конденсаторы, как правило, не применяются в современных логических ИМС. В аналоговых микросхемах находят применение конденсаторы на основе р-n переходов и иногда — в виде структур типов МДП или МДМ. В запоминающих устройствах (ЗУ) широко используются емкости р—n-переходов и МДП-структур.


Методы получения рвзличных конфигураций пассивных элементов гибридных ИМС.

Применение интегральных микросхем (ИМС) позволяет не только уменьшить размеры радиоэлектронных аппаратуры (РЭА), но и упростить процесс ее создания. Первая интегральная полупроводниковая монолитная микросхема была изготовлена в 1958 году Дж. С. Килби (лауреат Нобелевской премии 2000 г.). Она показана на рисунке ниже.

Рис.1. Первая ИМС
ИМС обычно является законченным электронным узлом определенного функционального назначения, соответствующие активные и пассивные элементы и компоненты которого выполнены групповым методом с использованием определенных технологических приемов.

Рассмотрим некоторые особенности пассивных элементов, обусловленные технологией изготовления.

ИМС - интегральная микросхема, где все элементы нераздельно связаны между собой, и схема рассматривается как единое целое.

Элементом называют часть ИМС, в которой реализуется функция какого-либо радиоэлемента и которую нельзя отделить от схемы и рассматривать как самостоятельное изделие. Элементы формируются на полупроводниковой пластине в едином технологическом процессе.

Компонентом ИМС, называется независимая от нее часть, которую устанавливают в процессе монтажных операций.



Характеристика ИМС:

1. Все элементы изготавливают в едином технологическом процессе, цикле.

2. Отдельные элементы не имеют собственных границ.

3. Интегральные элементы выполняют функции различных элементов схемы.

4. Любая ИМС может быть описана принципиальной электронной схемой.

Сложность ИМС оценивают степенью интеграции, определяемой коэффициентом n = lgN, значение которого округляется до ближайшего большего целого числа, где N - число элементов и компонентов, входящих в ИМС.

По сложности ИМС делятся на:

1. простые ИМС, где n: 1...3 - ИС;

2. БИС - большие интегральные микросхемы, где n: 3...5;

3. СБИС - сверхбольшие интегральные микросхемы, где n: 6...7.

По способу изготовления и получаемой при этом структуре ИМС подразделяются на:

1. полупроводниковые (в них все элементы и межэлементые соединения выполняются в объеме и на поверхности полупроводниковой пластины);

2. гибридные (в них пассивные элементы выполняются в виде пленок на поверхности диэлектрической подложки, а активные элементы реализуются в виде навесных компонентов).

По способу нанесения пленок на поверхность диэлектрической подложки и их толщины:

1) Тонкопленочные (меньше 1 мкм).

2) Толстопленочные (20-40 мкм).

По функциональному назначению:

1) Аналоговые (для обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции);

2) Цифровые (для сигналов , изменяющихся по закону дискретной функции).

В полупроводниковых ИМС основными элементами служат биполярные и полевые транзисторы, в качестве которых используют МДП с индуцированным 

каналом, поэтому различают биполярные ИМС и МДП-ИМС. Элементы биполярной ИМС изолированы друг от друга, чтобы не было паразитного взаимодействия.

В гибридную ИМС могут входить транзисторы, диоды и т.п. Пассивные элементы изготавливают в них на ситаловой, керамической или стеклянной подложке - нанесением пленок, межэлементным соединением и контактные площадки.

Применение:

1) аналоговых ИМС: усилительные каскады в основе, усилители, стабилизаторы U и I, преобразователи частот, фаз, длительности, генераторы синусоидальных сигналов.

2) цифровые: логические схемы, триггерные устройства, в обработки дискретной информации ЭВМ, системах автоматики и т.п.

Полупроводниковые (п/п) ИМС изготавливают из особо чистых п/п материалов (обычно кремний, германий), в которых перестраивают саму решётку кристаллов так, что отдельные области кристалла становятся элементами сложной схемы. Маленькая пластинка из кристаллического материала размерами ~1 превращается в сложнейший электронный прибор, эквивалентный радиотехническому блоку из 50-100 и более обычных деталей. Он способен усиливать или генерировать сигналы и выполнять многие другие радиотехнические функции.

Технология изготовления п/п ИМС обеспечивает одновременную групповую обработку сразу большого количества схем. Это определяет в значительной степени идентичность схем по характеристикам. п/п ИМС. имеют высокую надёжность за счёт использования планарного процесса изготовления и значительного сокращения числа микросоединений элементов в процессе создания схем.

П/п ИМС развиваются в направлении всё большей концентрации элементов в одном и том же объёме п/п кристалла, т. е. в направлении повышения степени интеграции ИМС. Разработаны ИМС, содержащие в одном кристалле сотни и тысячи элементов. В этом случае ИМС превращается в большую интегральную 

систему (БИС), которую невозможно разрабатывать и изготовлять без использования электронных вычислительных машин высокой производительности.

Плёночные ИМС создаются путём осаждения при низком давлении (порядка 1 10-5 мм рт. ст.) различных материалов в виде тонких (толщиною < 1 мкм) или толстых (толщиной > 1 мкм) плёнок на нагретую до определённой температуры полированную подложку (обычно из керамики). В качестве материалов применяют алюминий, золото, титан, нихром, окись тантала, моноокись кремния, титанат бария, окись олова и др. Для получения ИМС с определёнными функциями создаются тонкоплёночные многослойные структуры осаждением на подложку через различные маски (трафареты) материалов с необходимыми свойствами. В таких структурах один из слоев содержит микрорезисторы, другой - микроконденсаторы, несколько следующих - соединительные проводники тока и другие элементы. Все элементы в слоях имеют между собой связи, характерные для конкретных радиотехнических устройств.

Плёночные элементы распространены в гибридных ИМС. В этих схемах на подложку сначала наносятся в виде тонких или толстых плёнок пассивные элементы (резисторы, конденсаторы, проводники тока), а затем с помощью микроманипуляторов монтируют активные элементы - бескорпусные ПП микроэлементы (транзисторы и диоды).

По своим конструктивным и электрическим характеристикам п/п и гибридные ИМС дополняют друг друга и могут одновременно применяться в одних и тех же радиоэлектронных комплексах. В целях защиты от внешних воздействий ИМС выпускают в защитных корпусах.

Размеры отдельных элементов ИС очень малы (порядка 0,5-10 мкм) и подчас соизмеримы с размерами пылинок (1-100 мкм). Поэтому производство ИС осуществляется в особо чистых условиях

Создание ИМС развивается по нескольким направлениям: гибридные ИМС с дискретными активными элементами; п/п ИМС, выполненные в монолитном блоке п/п материала; совмещенные ИМС, в которых активные элементы выполнены в монолитном блоке п/п материала, а пассивные элементы нанесены в виде тонких 

плёнок; плёночные ИМС, в которых активные и пассивные элементы нанесены на подложку в виде тонких плёнок.

Тонкие пленки, помимо производства ИС по эпитаксиально-планарной технологии, широко используются в производстве гибридных ИС, а также при изготовлении новых видов микроэлектронных приборов (приборов с зарядовой связью, криотронных ЗУ на основе эффекта Джозефсона, ЗУ на цилиндрических магнитных доменах и др.).

Доля толстоплёночных схем в общем объёме производства ГИС составляет около 80%.

Такое преобладание толстых плёнок над тонкими связано в первую очередь с тем, что основной метод толстоплёночной технологии – метод трафаретной печати – позволяет применять высокопроизводительное автоматизированное оборудование и обеспечивать получение надёжных пассивных элементов. Существенным недостатком метода трафаретной печати является его сравнительная низкая разрешающая способность (150 –200мкм).

Достоинством же тонкоплёночной технологии является возможность получения прецизионных пассивных элементов с высокой разрешающей способностью (5 – 10 мкм).

Основным методом тонкоплёночной технологии являются вакуумное испарение, катодное распыление и химическое осаждение. Недостатками этих известных способов получения тонкоплёночных пассивных элементов являются:

- необходимость использования дорогостоящих и громоздких вакуумных установок;

- необходимость привлечении для работ высококвалифицированных специалистов;

- низкая устойчивость тонкоплёночных элементов к внешним эксплуатационным воздействиям, из-за чего тонкоплёночные элементы приходиться защищать вакуумплотными корпусами.

Из вышеизложенного ясно, что применение вакуумной технологии не всегда оправдано из–за сложности оборудования и дороговизны производства. Кроме того, 

применение тонких плёнок в схеме повышенной мощности невозможно из-за малой толщины проводящих слоев (от нескольких сот до нескольких тысяч ангстрем).

Разработка метода получения проводниковых и резистивных слоёв толщиной от 1 до 2,5 мкм с высокой разрешающей способностью метода фотолитографии с одной стороны, и простотой изготовления, присущей толстоплёночной гибридной технологии.

В результате длительных исследований был разработан метод получения пассивных элементов ГИС из растворов металлоорганических соединений (МОС). Сущность его состоит в том, что раствор органических производных металлов наносится на диэлектрическую подложку методом полива с последующим центрифугированием, высушивается на воздухе и вжигается при температурах 500-900 оС. В результате термообработки на диэлектрической подложке образуется сплошная проводниковая или резистивная пленка, из которой методом фотолитографии формируются проводниковые или резистивные элементы с четким рисунком и высокой разрешающей способностью. Исходными веществами для получения пленочных элементов являются абиетат серебра и резинат висмута. технологии, с другой стороны, позволит значительно расширить области применения гибридной технологии.

В связи с непрерывным развитием и совершенствованием как полупроводниковой , так и тонкопленочной технологии, а также ввиду все большего усложнения ИС, что выражается в увеличении числа компонентов и усложнении выполняемых ими функций, следует ожидать, что в ближайшем будущем будет происходить процесс интеграции технологических методов и приемов и большинство сложных ИС будут изготовляться на основе совмещенной технологии. При этом можно получить такие параметры и такую надежность ИС, которых нельзя достигнуть при использовании каждого вида технологии в отдельности.




ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Для современного этапа развития интегральной электроники характерны тенденции дальнейшего повышения рабочих частот и уменьшения времени переключения, увеличения надежности, снижения затрат на материалы и процесс изготовления ИС.

Снижение стоимости ИС требует разработки качественно новых принципов их изготовления с использованием процессов, в основе которых лежат близкие по характеру физико-химические явления, что, с одной стороны, является предпосылкой для последующей интеграции однородных технологических операций производственного цикла и, с другой стороны, открывает принципиальные возможности управления всеми операциями от ЭВМ.

Необходимость качественных изменений в технологии и технического перевооружения отрасли диктуется также переходом к следующему этапу развития микроэлектроники — функциональной электронике, в основе которой лежат оптические, магнитные, поверхностные и плазменные явления, фазовые переходы, электронно-фононные взаимодействия, эффекты накопления и переноса заряда и др.

Критерием «прогрессивности» технологического процесса наряду с улучшением параметров и характеристик самого изделия является высокая экономическая эффективность, определяемая рядом частных, взаимосвязанных критериев, обеспечивающих возможность построения комплектов полностью автоматизированного высокопроизводительного оборудования с длительным сроком эксплуатации.

Наиболее важными частными .критериями являются: универсальность, т. е. возможность проведения всего (или подавляющего числа операций) производственного цикла с помощью одних и тех же технологических приемов; непрерывность, являющаяся предпосылкой для последующей интеграции (объединения) целого ряда технологических операций производственного цикла, сочетаемая с возможностью использования одновременной групповой обработки значительного количества изделий или полуфабрикатов; высокая скорость 

проведения всех основных операций технологического процесса или же возможность их интенсификации, например, в результате воздействия электрических и магнитных полей, лазерного излучения и др.; воспроизводимость параметров на каждой операции и высокий процент выхода как полуфабрикатов, так и годных изделий; технологичность конструкции изделия или полуфабриката, соответствующая требованиям автоматизированного производства (возможности автоматизированной загрузки, базирования, монтажа, сборки и др.), что должно найти свое отражение в простоте формы, а также ограниченности допусков на габаритные и базовые размеры; формализация, т. е. возможность составления (на основе аналитических зависимостей параметров изделия от параметров технологического процесса) математического описания (алгоритма) каждой технологической операции и последующего управления всем технологическим процессом с помощью ЭВМ; адаптивность (жизненность) процесса, т. е. способность длительного существования в условиях непрерывного появления и развития новых конкурентоспособных процессов и возможность быстрого перестраивания оборудования под изготовление новых видов изделий без существенных капитальных затрат.

Большинству из перечисленных критериев удовлетворяют процессы, использующие электронные и ионные явления, происходящие в вакууме и разреженных газах, с помощью которых можно производить: ионное распыление металлов, сплавов, диэлектриков и полупроводников с целью получения пленок различной толщины и состава, межсоединений, емкостных структур, межслойной изоляции, межслойной разводки; ионное травление металлов , сплавов, полупроводников и диэлектриков с целью удаления отдельных локализованных участков при получении конфигурации ИС; плазменное анодирование с целью получения окисных пленок; полимеризацию органических пленок в местах, облученных электронами, с целью получения органических изоляционных слоев; очистку и полировку поверхности подложек; выращивание монокристаллов; испарение материалов (в том числе тугоплавких) и перекристаллизацию пленок; микрофрезерование пленок; микросварку и микропайку с целью подсоединения 

выводов ИС, а также герметизацию корпусов; бесконтактные методы контроля параметров ИС.

Общность физико-химических явлений, на которых базируются перечисленные процессы показывает принципиальную возможность их последующей интеграции с целью создания новой технологической базы высокопроизводительного автоматизированного производства интегральных схем и приборов функциональной электроники.




Список использованной литературы.
1. Данилов Б.С. “ Получение тонкопленочных элементов микросхем ” .

2. Игумнов Д.В., Королев Г.В., Громов И.С. “Основы мкроэлектроники”.- М.: «Высшая школа», 1991.

3. Пасынков В.В., Чиркин Л.К. “Полупроводниковые приборы”. СПб.: Лань. – 2006. – 479 с.

4. Ефимов И.Е. , Козырь И.Я., Горбунов Ю.И. “Микроэлектроника”.- М.: «Высшая школа», 1986.




Скачать файл (231.1 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru