Технічний університет)
Факультет Інформатики та Телекомунікацій
Кафедра «Радіоелектронні та телекомунікаційні пристрої та системи»
«Технологія виробництва МЕІ»
на тему: «Технологія виробництва плат тонкоплівкових гібридних ІМС»
Виконав: студент групи РС-71 Носов П.Д.
Перевірив: викладач: Чорнозубов Ю.С. //
«__» ___________ 2011р.
Москва 2011 Зміст
ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ 3
Роль тонкоплівкової технології у виробництві інтегральних схем 3
Нанесення тонких плівок 5
ТЕХНОЛОГІЧНІ МАРШРУТИ ВИРОБНИЦТВА ТОНКОПЛЮННИХ ГІС 7
Масковий метод 8
Метод фотолітографії 10
Комбінований метод. 14
Електронно-променевий метод 16
Рекомендації щодо застосування методів виготовлення тонкоплівкових ГІС 16
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ 17
Загальні відомості
Тонкоплівкові інтегральні мікросхеми - це схеми, елементи яких спільно з міжз'єднаннями створюються у вигляді тонких плівок (провідних, резистивних, діелектричних та напівпровідникових) різних матеріалів, обложених на спільній скляній або керамічній підкладці. Схеми такого типу виготовляють напиленням у вакуумі через відповідні маски.
Зазвичай у вигляді тонкоплівкових схем виготовляються пасивні схеми. На відміну від напівпровідникових конденсаторів з р-п переходом ємність тонкоплівкових конденсаторів не залежить від напруги та може мати значно більше значення (наприклад, у вигляді багатошарових конденсаторів). Тонкоплівкові резистори також можуть мати великі опори. Крім того, їхня точність може бути дуже високою, а температурна залежність слабкою.
Активні елементи в тонкоплівковій техніці поки щонедостатньо освоєні, тому тонкоплівкова техніка не знаходить широкого практичного застосування.
Типові процеси тонкоплівкової технології базуються на різних методах нанесення плівок у вакуумі та формування конфігурації елементів, міжелементних та міжкомпонентних з'єднань та контактних майданчиків плат ГІМС за допомогою масок та фотолітографії.
Роль тонкоплівкової технології у виробництві інтегральних схем
Інтегральна електроніка розвивається не як нова або відокремлена область техніки, а шляхом узагальнення багатьох технологічних прийомів, які раніше використовуються у виробництві дискретних напівпровідникових приладів і при виготовленні тонкоплівкових покриттів. Відповідно до цього в інтегральній електроніці визначилися два головні напрями: напівпровідниковий та тонкоплівковий.
Створення інтегральної схеми на одній монокристалічній напівпровідниковій (поки що тільки кремнієвій) пластині є природним розвитком відпрацьованих протягом останніх десятиліть технологічних принципів створення напівпровідникових приладів, які, як відомо, добре зарекомендували себе в експлуатації.
Тонкоплівковий напрямок інтегральної електроніки заснований на послідовному нарощуванні плівок різних матеріалів на загальній підставі (підкладці) з одночасним формуванням з цих плівок мікро деталей (резисторів, конденсаторів, контактних майданчиків та ін.) та внутрішньосхемних з'єднань.
Порівняно нещодавно напівпровідникові (тверді) та тонкоплівкові гібридні ІС розглядалися як конкуруючі напрямки у розвитку інтегральної електроніки. В останні роки стало очевидно, що ці два напрями аж ніяк не виключають, а швидше навпаки, взаємно доповнюють і збагачують один одного. Більше того, до сьогодні не створено (так, мабуть, уцьому і немає необхідності) інтегральні схеми, які використовують будь-який один вид технології. Навіть монолітні кремнієві схеми, що виготовляються в основному за напівпровідниковою технологією, одночасно застосовують такі методи, як вакуумне осадження плівок алюмінію та інших металів для отримання внутрішньосхемних сполук, тобто методи, на яких заснована тонкоплівкова технологія.
Великим достоїнством тонкоплівкової технології є її гнучкість, що виражається у можливості вибору матеріалів з оптимальними параметрами та характеристиками та в отриманні по суті будь-якої необхідної конфігурації та параметрів пасивних елементів. Допуски, з якими витримуються окремі параметри елементів, можуть бути доведені до 1—2%. Ця перевага особливо ефективно проявляється у тих випадках, коли точне значення номіналів та стабільність параметрів пасивних компонентів мають вирішальне значення (наприклад, при виготовленні лінійних схем, резистивних та резистивно-ємнісних схем, деяких видів фільтрів, фазочутливих та виборчих схем, генераторів тощо) .).
У зв'язку з безперервним розвитком і вдосконаленням як напівпровідникової, так і тонкоплівкової технології, а також через все більше ускладнення ІВ, що виражається у збільшенні числа компонентів та ускладненні виконуваних ними функцій, слід очікувати, що в найближчому майбутньому відбуватиметься процес інтеграції технологічних методів та прийомів і більшість складних ІС виготовлятимуться на основі поєднаної технології. При цьому можна отримати такі параметри та таку надійність ІВ, яких не можна досягти при використанні кожного виду технології окремо. Наприклад, при виготовленні напівпровідникової ІВ всі елементи (пасивні та активні) виконуються в одному технологічному процесі, томупараметри елементів виявляються взаємозалежними. Визначальними є активні елементи, так як зазвичай як конденсатор використовується перехід база - колектор транзистора, а як резистора-дифузійна область, що виходить при створенні бази транзистора. Не можна оптимізувати параметри одного елемента, одночасно не змінивши характеристики інших. При заданих характеристиках активних елементів змінювати номінали пасивних елементів можна лише зміною розмірів.
При використанні поєднаної технології активні елементи виготовляються найчастіше методами планарної технології у пластині кремнію, а пасивні роками тонкоплівкової технології на окисленій поелементні (резистори, а іноді й конденсатори) — поверхні тієї самої кремнієвої пластини. Однак процеси виготовлення активної та пасивної частин ІС рознесені за часом. Тому характеристики пасивних елементів значною мірою незалежні та визначаються вибором матеріалу, товщиною плівок та їх геометрією. Оскільки транзистори суміщеної ІВ знаходяться всередині підкладки, розміри такої схеми можуть бути значно зменшені в порівнянні з гібридними ІВ, які використовують дискретні активні елементи, що займають багато місця на підкладці.
Схеми, виготовлені за суміщеною технологією, мають цілу низку безперечних переваг. Так, наприклад, при цьому є можливість одержання на малій площі резисторів з великою величиною і малим температурним коефіцієнтом опору, що мають дуже вузьку ширину і великий поверхневий опір. Контроль швидкості осадження в процесі одержання резисторів дозволяє виготовити їх із дуже високою точністю. Резисторам, отриманим шляхом осадження плівок, не властиві струми витоку через підкладку навіть за високих температур,а порівняно велика теплопровідність підкладки перешкоджає можливості появи у схемах ділянок із підвищеною температурою.
Тонкі плівки, окрім виробництва ІС за епітаксійно-планарною технологією, широко використовуються у виробництві гібридних ІС, а також при виготовленні нових видів мікроелектронних приладів (приладів із зарядовим зв'язком, кріотронних ЗП на основі ефекту Джозефсона, ЗП на циліндричних магнітних доменах та ін.).