Структура на твърди интегрални схеми

в - излагане чрез photomask (2 - непрозрачен дефект на photomask);

R - изразяване и образуване photomask (3 - "точкови отвори" в photomask);

г - офорт оксид и отстраняване на photomask (4 - "точкови отвори" в маска оксид)

защита плоча качество оксид филм, с които примеси са селективно въвежда за получаване на р и н-домени (фиг. 5) зависи от еднородността, непрекъснатост. В присъствието на слой микроотворите на оксид маска ( "точкови отвори") примес прониква през него, което се образува, легирани полупроводникови непланирани микро-региони, които (в зависимост от тяхното местоположение) може да извлече съответния елемент на системата.

Причините за образуване на "точкови отвори" нехомогенност могат да възникнат в фоточувствителен слой (прахови частици мехурчета, и така нататък. П.), както и дефекти в модела на photomask ( "точкови отвори" на непрозрачни или непрозрачни области на модела на точкови дефекти в прозрачни области). Елемент (и по този начин цялата верига) разгражда в контакт с дефект в определена критична лента. Например, по време на емитер дифузията на примеси чрез точкови отвори в маска оксид може да се образува високо легирани микрорайони п + -тип. Такива зони, когато те попадат в зоната на граничния колектор и база региони пораждат изпуснати токове и разпределение чрез кръстовището на прехода (2 дефекти, виж. Фиг. 2). Пробиви в маска оксид формира чрез ецване прозорци в слой оксид под металните контакти, водят до етапа на метализация на плочата за образуване фалшиви контакти (дефекти 1, виж фигура 2 ..) И за късо съединение регион емитер - основа, основа - колектор rezistor- изолационни област и т. г.

По този начин, за конкретна IC във всяка стъпка на обработка можем да говорим за критична зона, което прави вероятността от повреда на интегралната схема. Ако означим SKR критичен IC чип област, сумирана за всички цикли фотолитографско преработка, г - средният брой на пробиви на единица площ, както и разпределението на броя на пункции, която пада върху интегралната схема, да вземе Поасон, вероятността за получаване на подходящи кристали IC след всички операции по обработката:

От отношението (1) преди всичко показва, че увеличаването на степента на интеграция намалява ИС добиви вероятност, ако елементите на площ и процеса качество фотолитографски остават непроменени. По този начин, увеличаване на степента на интеграция на интегрални схеми, трябва да бъде придружено от спад в областта на елементите, както и подобряване на процеса на формиране на защитната photomask. Високо качество photomask включва главно на липсата на прахови частици в емулсията, газ (въздух) включвания, остатъчен разтворител, както и с високо качество photomasks (ниска плътност дефект). На свой ред, при производството на photomasks използват като photomask, които са обект на по-строги изисквания.

За да се подобри качеството на фотолитография процеси в производствените съоръжения предоставят без прах атмосфера, както и някои правила за здравословни условия на труд на производствен персонал.

От друга страна, от израза (1) показва, че увеличаването на степента на интеграция в постоянен процес е възможно чрез намаляване на площта, заета от елементи IMS, и по този начин областта на критичните зони. Същият резултат се получава чрез намаляване на броя на фотолитографски цикли. Този втори начин се осъществява разработването на нови видове конструкции или намалена площ, или тези, чието производство изисква по-малко фотолитографските цикъла за обработка (или и двете едновременно).

Фиг. 6 илюстрира IC структура (например инвертор). Инициали структура площ S в случай CVR, постигнат чрез заместване на комплементарна колектор резистор (натоварване) на MOS транзистор, а в случая I²L - mnogokollektornym биполярен транзистор, и чрез използване на п-р-N- и р-п-р транзистори постига изравняване на отделни региони на превключване и транзистор транзистор инжектор. И в трите случая, собственост на универсалност е запазена структури: всеки един от тях е подходящ за изграждането на широк клас от функционални електронни устройства.

Фиг. 6. Прилагане на инвертора чрез различни структури:

и - епитаксиално планарна задвижвани чрез резистор;

б - CVR структура; в - с мощност на инжектиране (I²L)

специални структури позволяват висока степен на интеграция на IC може да се използва за създаване на устройства по-тесен функционален клас. Примери за това са структури на CCD (а CCD), в които могат да бъдат изградени регистри на смени, устройства за съхранение и някои логика порти.

3. Причините за ограничаване на минимални размери на интегрални схеми

За избрани минимални размери структура IC IC елементи обикновено зависят от възможностите на фотолитографски процес, който се характеризира с три параметъра: 1) минималния размер на елемент, надеждно възпроизводим на полупроводникови пластини, която се оценява резолюция на процеса; 2) изготвяне допуски на размерите на топологична слой от номиналната; 3) ограничаване на преместването на топологична фигура на предишния слой (например, базовия слой по отношение на колектора, емитер и база по отношение на т. D.). Всички тези параметри са в естеството на технологичните ограничения и взети предвид при определяне на размера по отношение на области, т.е.. Д. топологични изчислението. Основната тенденция в развитието на литографски процеси е да се повиши разделителната способност на модела фаза на експозицията.

Най-важният фактор, затрудняващ минималните размери на елементите в експозицията през маската, е разлагане на светлината. Ето защо, се опита да използва радиация от по-кратък от светлина дължина на вълната (е, х). Във връзка с това все повече се разработен електрон и рентгеново литография.

За реализиране на висок потенциал присъщ на електрони и рентгенова литография, "необходими и по-добри методи. Ецване, за да се намали разликата в размерите на елементите на пластина полупроводници. Използването на химически разтвори за селективно ецване, например силициев оксид става неприемливо поради страничен подбиване чиито размери са стабилни в зоната на плоча. Има перспектива разпрашаване с йонен бомбардиране в присъствието на защитна маска (вакуум плазмени стръв д).

Накрая, за да се намали грешка на комбиниране на топологични слой ИС са необходими методи и модели на комбиниране средства със субстрат с висока точност, както и специални методи за структурен и топологично дизайн, което позволява да се постигне самостоятелно изравняване ефект. Технологично самостоятелно изравняване се постига чрез природни физични и химични механизми, които трябва да се разшири обхвата на технологичните методи на преработка (отлагане на пари, електролитно окисляване и капацитет, йонна имплантация, и така нататък. П.).

Подобряването на качеството на маскиране филми, развитие на малките зони структури, подобряване на процесите на литография - всички преки, естествен начин за увеличаване на степента на интеграция IC. Той отразява непрекъснато еволюционен процес за подобряване на производствения PMI, постепенното натрупване на условия и възможности за повишаване на степента на интеграция.

4. Microassemblage оптоелектронни интегрални схеми

Изисквания за разработване на сложни функционални устройства в умален дизайн изпреварва способността на интегрирана технология и са принудени да прибягват до компромис конструктивни технологични решения. Едно такова решение - кристали брой асоциация средна степен на интеграция на IC чрез филм окабеляване на обща диелектричен субстрат и в общ корпус [създаване на така наречените микро (Фигура 7.)].

Фиг. 7. Microassemblage цифрово устройство:

и - общ изглед (с покритие се отстранява);

б - IC чип и частта на свързване.

Като цяло, микросглобяване е голям тип продукт Хибридна интегрална схема, съдържаща елементи, компоненти, и (или) интегрални схеми (жилища и bezkorpusnye). Микро позволи малки размери, за да осъзнаят, устройства с сложни функции. Техният дизайн и производство по отношение на конкретна електронно оборудване, за да се подобри ефективността на своята миниатюризация. Типично подмяна на елемент (SRE) на съвременните компютри обикновено се извършват на основата на многослойни печатни платки (MPP) и набор от интегрални схеми за отделните пакети. Освобождаване на кристалите от корпусите IC и заместване на печатни проводници филм mikrosoedineniyami получава микросглобяване, SRE изпълнява функции, но с малки размери и тегло. Този пример илюстрира общата тенденция в развитието на дизайни EVA придружаващи процеса на увеличаване на степента на интеграция на IC (прехвърляне на функциите на SRE, трансфер функции ТЕК панел или блок, и така нататък. Е., включително замяна на печатни платки .provodnogo труден монтаж) и се състои в проникването на IC на всички по-високи нива на функционалната йерархия на EVA. Тази цел води до увеличаване на производствения цех на проекти EVA.

Използването на микроорганизми събрание дава възможност да се преодолее друг спор, генериран от изискването да се повиши степента на интеграция, а именно стесняването на обхвата на функционалните сложни интегрални схеми, увеличаване на техния обхват и свързаните с това предизвикателства за стандартизация. Тъй микросглобяване е колекция от кристали IC средна степен на интеграция, при производството на които отделят от действителните производствени микросхеми, е възможно да се произвеждат от един микро-проба технология независимо от състава на кристалите и функционалността IMS микросглобяване.

Висок процент добив LSI може да се постигне в резултат на елемент на съкращения. При проектирането на топологията на функционалната схема LSI е разделен на няколко функционални съставни части (клетки), всяка от които се повтарят в LSI чип многократно образуващи групи. След образуване на структури създават първото ниво на свързвания и периферни контакти в рамките на всяка клетка. В резултат на контрол на работата на дефектна клетка се определя.

Второто ниво на свързва (и ако е необходимо, трети) обединява група от клетки в цялостната система, и където Неизползван добре дефектна клетка е изключен от общата схема от "разделят проводниците с лазер или фотолитография.

Микро клетка и метод за уволнение - това е компромисно решение на проблема увеличаване на степента на интеграция, тъй като и двата метода се основават на използването на икономически ефективна степен на интеграция на клетките - компонентите на LSI. V.pervom случай на дефектни клетъчни кристали се отхвърлят в началото на процеса и предава на сглобяването, във втория - се съхраняват като част от кристал чрез увеличаване на площта. Въпреки това, във втория случай са снабдени с по-висока производителност и надеждност.

Проектиране и технологични възможности за повишаване на степента на интеграция на IC далеч не са изчерпани. Въпреки това, намаляването на размерите на елемента и изисква намаляване на консумацията на енергия, което води до намаление на скоростта, шумоустойчивост, надеждност. Намаляване на обема заета от елементите води до факта, че колебанията в електрическите свойства на полупроводникови материали намаляване в microvolumes възпроизводимост параметри елементи, дори в рамките на един чип.

Няма позиции - отхвърляне на традиционните методи на конструиране функционални схеми като комбинация от прости елементи (транзистори, диоди и резистори) и работни елементи с по-широка функционалност. Такива възможности са отворени функционални микроелектроника. функционалната микроелектроника информационния носител е многоизмерни параметри на сигнала, които контролират динамичен нееднородност среда, произтичащи от действието на управляващия сигнал. Например, в оптоелектронни IC информационния носител е оптичен сигнал, който може да бъде модулирана по интензитет (амплитуда), фаза, поляризация се дължина на вълната (честота). Тъй като контрола (по-специално на изхода) е по-удобно да се използва сигнали електрически сигнали, функционална IMS може да включва множество единици "фотон-електрон" и "електрон-фотон" трансформация.

Фиг. 8. Подробности на структурата на оптоелектронни IC

Фиг. 8 показва фрагмент от монолитна оптоелектронни IC, където тип "електрон-фотонно електрон" трансформация. За модулиране на оптичния сигнал в него може да се използва електро (промяна индекс на пречупване), с магнитно-оптичен (поляризация равнина ротация) и други ефекти.

Развитие на различните функционални области на микроелектроника, въз основа на изследване на нови материали (предимно полупроводници), както и нови методи за тяхното лечение. Точно както в основата на микроелектроника в началото на своето развитие е опитът в производството на полупроводникови устройства, функционални микроелектроника в използването на целия арсенал от технологични методи и средства за модерни микроелектроника.

Процесът на създаване полупроводников чип се редуцира до получаване на повърхностен слой на елементите на вафлени (транзистори, диоди и резистори) и тяхното последващо асоциация във функционална диаграма на филм проводници върху повърхността на пластина (свързване).

IC структура използване характеристики за типа на транзистори, използвани в IMS, както и технологични методи за тяхното производство.

Степента на интеграция - IC сложност експонат, характеризираща се с броя на елементите, получени чрез интегрирана технология за общ чип.

1. Dostanko AP технология интегрална схема. - Mn. Vysheyshaya училище, 1982 - 207 стр.

2. чип технология Parfenov OD. - М. ВУ, 1986. - 320 стр.

4. Gurskiy L. I. Zelenin VA Zhebin A. P. Vahrin GL структура, топология и свойствата на тънкослойни резистори. - Mn. Наука и технологии, 1987. - 369 стр.