Главное меню

Расчет топологии полупроводникового кристалла

1. Определим площадь, занимаемую элементами на кристалле. Площадь, занимаемая активными элементами:

,

где - площадь одного транзистора; n – число активных элементов.

2. Определим площадь под диоды:

где - площадь одного диода;

3. Определим площадь под резисторы:

где m – число резисторов.

3. Определим площадь под конденсаторы:

4. Площадь активной зоны: К – коэффициент запаса, зависит от плотности разводки металлизации.

Процесс сборки упрощается при квадратной форме кристалла:

Интегральная схема 13 выводов (контактных площадок). При термокомпрессии проводом 28 мкм ширина площадки будет равна , где D – диаметр проволоки; K – коэффициент, равный отсюда с запасом 100 мкм. Расстояние между центрами контактных площадок не менее 200 мкм. Линия скрайбирования для уменьшения вероятности скола взята шириной 100 мкм.

Примечания:

1. Проводники металлизации алюминием выполняются толщиной 1 мкм. Ширина проводника определяется из соотношения (находится в пределах 10:20 мкм).

2. Нумерация выводов на кристалле может начинаться с любого угла и должна идти по порядку (по часовой стрелке).

3. В случае пересечения – выполнять его над резистором, кроме проводников питания, которые над резистором выполнять не рекомендуется.

Пример выполнения пересечения над резистором:

Рис.14

Технологические процесс изготовления ИМС

А

005

Комплектование

Б

Комплектовочный стол

О

Формировать партию пластин.

Уложить в тару цеховую.

А

010

Гидромеханическая отмывка пластин

Б

Ванна с раствором ситанола АЛМ-10

О

Операция выполняется в растворе ситанола АЛМ-10 в деионизированной воде с помощью щеток для удаления механических загрязнений и увеличения смачиваемости поверхности пластин.

А

015

Химическая обработка

Б

Оборудование — линия “Лада-125”

О

Обработка пластин смесью Каро (H2SO4+H2O2) и перикисьно-амиачной смесью для удаления любых органических загрязнений с поверхности полупроводниковых пластин при температуре 90 ºС.

А

020

Сушка

Б

Сушильный шкаф

О

Операция проводится сначала в парах этилового спирта, а затем в потоке горячего осушенного азота в центрифуге при частоте обращения 20000 оборотов в минуту.

А

025

Окисление

Б

Диффузионная печь СДО-125/3-12

О

Окисление проводится в два этапа:

- газовая полировка(проводится в специальных печах);

устанавливается нужное распределение температуры и печи с потоком азота;

устанавливается поток газа-носителя (водород, 8 л/мин; печь с

внутренним диаметром трубы 35 мм), а поток азота перекрывается;

вносят лодочку с пластинами и выжидают 5 мин до установления теплового равновесия;

к газу-носителю добавляют требуемый поток хлористого водорода;

полируют в течение 10 мин (обычная продолжительность полировки);

прекращают поток НСl и вынимают пластины.

Скорость полировки зависит от температуры и концентрации хлористого водорода. Удельное сопротивление, тип проводимости и поверхностная обработка кремния не оказывают заметного влияния на скорость полировки.

Качество полировки связано с чистотой хлористого водорода. В выпускаемом промышленностью хлористом водороде иногда присутствует ацетилен; это нежелательно, поскольку приводит к образованию матовых поверхностей.

Нежелательным является также наличие двуокиси углерода и воды.

- Окисление

От газовой полировки можно переходить сразу к процессу

окисления простым изменением состава газового потока. При этом не

требуется вынимать пластины из печи. Для быстрого получения качественной плёнки, окисление производят сначала в сухом кислороде для формирования пленки, затем длительно окисляют во влажном кислороде и окончательной стадией является формовка окисла в сухом кислороде.

А

030

Первая фотолитография

Б

Установка нанесения фоторезиста НВ-100, линия “Лада-125”

О

С использованием фотолитографии проводится легирование локальных областей подложки с целью создания скрытых слоёв

Нанесение фоторезиста дискретное.

Получение равномерного слоя фоторезиста на поверхности полупроводниковых пластин толщиной 1,1 мкм, с предварительной фильтрацией используемого фоторезиста ФП-383 на установке нанесения НВ-100.

Экспонирование ультрафиолетовым лучом контактное.

Операция переноса изображения с фотошаблона на полученный ранее слой фоторезиста.

Проявление и термообработка фотослоя.

Операция превращения засвеченных участков фотослоя в растворимую соль, с использованием 5%-го раствора гидроокиси калия в качестве проявителя. Последующая термообработка проводится в два этапа:

1-й этап: 30 минут при температуре 90ºС.

2-й этап: 60 минут при температуре 150ºС

Контроль горизонтальных размеров рисунка.

Удаление фоторезиста в смеси неорганических кислот.

Контроль фотолитографии.

Контроль ухода линейных размеров полученного рисунка по отношению к маске.

А

035

Диффузия бором, I стадия

Б

Диффузионная печь СДО-125/3-12

О

При диффузии в качестве источника диффузанта используется ВВrз. Диффузия проводится в две стадии. Первый этап двухстадийной диффузии, для создания поверхностного слоя легирующей примеси повышенной концентрации – источника примеси для второго этапа. Проводится при температуре 960ºС в течение 40 мин.

А

040

Снятие боросиликатного стекла

Б

Установка “08 ПХО 100Т-001”

О

С поверхности кремния удаляется боросиликатное стекло mВ2О3nSiO2. Для травления используется плави­ковая кислота HF.

А

045

Диффузия бором, II стадия

Б

Диффузионная печь СДО-125/3-12

О

Разгонка бора и формирование области скрытого слоя. Боковая диффузия составляет 5,2 мкм. Общее увеличение размера рисунка на пластине относительно фотошаблона ∆l=6 мкм. Для разгонки примеси пластины подвергают высокотемпературному нагреву, которым одновременно осуществляется и отжиг. Во время разгонки происходит окисление кремния.

А

050

Эпитаксия

Б

Установка эпитаксиального наращивания для индивидуальной обработки подложек – ЕТМ 150/200-0,1

О

Наращивание на поверхность пластины эпитаксиальной плёнки n-типа толщиной 9 мкм.

А

055

Окисление

Б

Диффузионная печь СДО-125/3-12

О

Операция проводится в потоке хлороводорода для получения пленки двуокиси кремния на поверхности полупроводниковых пластин, которая будет использоваться в качестве маски в процессе диффузии. Толщина получаемого окисла 0,8 мкм.

На ней в процессе второй фотолитографии формируется защитная маска под локальную (разделительную) диффузию бора с целью создания изолирующих областей р-типа. Окисление проводится в потоке кислорода с изменением его влажности в три этапа: сухой — влажный — сухой.

А

060

Вторая фотолитография

Б

Установка нанесения фоторезиста НВ-100, линия “Лада-125”

О

Получение рисунка изолирующих областей.

Подготовка пластин к нанесению фоторезиста.

Обработка пластин в парах трихлорэтилена для улучшения адгезии маски к поверхности пластины, удаления жировых плёнок и других органических соединений.

Нанесение фоторезиста дискретное.

Получение равномерного слоя фоторезиста на поверхности полупроводниковых пластин толщиной 1,1 мкм, с предварительной фильтрацией используемого фоторезиста ФП-383 на установке нанесения НВ-100.

Экспонирование ультрафиолетовым лучом контактное.

Операция переноса изображения с фотошаблона на полученный ранее слой фоторезиста.

Проявление и термообработка фотослоя.

Операция превращения засвеченных участков фотослоя в растворимую соль, с использованием 5%-го раствора гидроокиси калия в качестве проявителя. Последующая термообработка проводится в два этапа:

1-й этап: 30 минут при температуре 90ºС.

2-й этап: 60 минут при температуре 150ºС

Контроль горизонтальных размеров рисунка.

Удаление фоторезиста в смеси неорганических кислот.

Контроль фотолитографии.

Контроль ухода линейных размеров полученного рисунка по отношению к маске.

А

065

Разделительная диффузия бором, I стадия

Б

Диффузионная печь СДО-125/3-12

О

В качестве источника диффузанта используется ВВr3. Диффузия проводится в две стадии.

Первый этап двухстадийной диффузии предназначен для создания поверхностного слоя легирующей примеси повышенной концентрации – источника примеси для второго этапа. Проводится при температуре 940ºС в течение 35 мин.

А

070

Снятие боросиликатного стекла

Б

Установка “08 ПХО 100Т-001”

О

С поверхности кремния удаляется боросиликатное стекло mВ2О3nSiO2. Для травления используется плави­ковая кислота HF.

А

075

Разделительная диффузия бором, II стадия

Б

Диффузионная печь СДО-125/3-12

О

В процессе второй стадии диффузии, проводи­мой, в отличие от первой, в окислительной среде, создается новая пленка SiO2, выполняющая в дальнейшем не только маскирую­щие, но и защитные функции. После разделительной диффузии образуются диффузионные слои р-типа с сопротивлением 2 . 12 Ом/□. Второй этап двухстадийной диффузии – перераспределение примеси на определенную глубину (формирование области разделения). Проводится при температуре 1050ºС с одновременным термическим оксидированием в течение 24 мин.

А

080

Третья фотолитография

Б

Установка нанесения фоторезиста НВ-100, линия “Лада-125”

О

Аналогично операции 060.

Используется набор фотошаблонов для получения рисунка базовых областей n-p-n транзисторов, конденсаторов и р-кармана для изготовления резисторов (без снятия ф/р). Увеличение размера на пластине относительно фотошаблона ∆l=0,6 мкм.

Подготовка пластин к нанесению фоторезиста.

Обработка пластин в парах трихлорэтилена для улучшения адгезии маски к поверхности пластины, удаления жировых плёнок и других органических соединений.

Нанесение фоторезиста дискретное.

Получение равномерного слоя фоторезиста на поверхности полупроводниковых пластин толщиной 1,1 мкм, с предварительной фильтрацией используемого фоторезиста ФП-383 на установке нанесения НВ-100.

Экспонирование ультрафиолетовым лучом контактное.

Операция переноса изображения с фотошаблона на полученный ранее слой фоторезиста.

Проявление и термообработка фотослоя.

Операция превращения засвеченных участков фотослоя в растворимую соль, с использованием 5%-го раствора гидроокиси калия в качестве проявителя. Последующая термообработка проводится в два этапа:

1-й этап: 30 минут при температуре 90ºС.

2-й этап: 60 минут при температуре 150ºС

Контроль горизонтальных размеров рисунка.

Удаление фоторезиста в смеси неорганических кислот.

Травление двуокиси кремния.

Удаление пленки окисла из полученных окон для последующего процесса ионной имплантации примеси с помощью буферного травителя: HF : NH4F : H2O=1:3:7

Контроль фотолитографии.

Контроль ухода линейных размеров полученного рисунка по отношению к маске.

А

085

Химическая обработка

Б

Автомат химической обработки полупроводниковых пластин АФОП

О

Операция проводится кипячением в смеси NH4OH : H2О : H2О2 (1:1:1) и промывкой в деонизированной воде.

А

090

Диффузия бором, I стадия

Б

Диффузионная печь СДО-125/3-12

О

Аналогично операции 065.

Для создания транзисторной структуры в качестве источников диффузантов используются ВВг3 и РС13 (или РОС13). Диффузи­онный процесс получения базовой области проводится также в две стадии.

На первой стадии создается сильно легированный тонкий слой р+-типа с сопротивлением около 90 Ом/. Температура 800ºС, время 52 мин.

А

095

Снятие боросиликатного стекла

Б

Установка “08 ПХО 100Т-001”

О

На этой стадии для удаления боросиликатного стекла используется химическое травление в растворе следующего состава: 10 частей HNO3, 15 частей HF и 300 частей Н2О. Этот раствор с высокой скоростью травит боросиликатное и фосфоросиликатное стекла, практически не разрушая SiO2.

А

100

Диффузия бором, II стадия

Б

Диффузионная печь СДО-125/3-12

О

Вторая стадия диффузии, в процессе которой толщина слоя увеличивается до 1,8 . 2,2 мкм, а его удельное сопротивление (в результате перераспределения бора) повышается до 170 . 330 Ом/. Поскольку вторая стадия проводится в окислительной среде, на поверхности кремния образуется пленка SiO2 толщиной около 0,4 мкм. Температура 1000ºС, время 255 мин.

А

105

Четвертая фотолитография

Б

Установка нанесения фоторезиста НВ-100, линия “Лада-125”

О

Аналогично операции 060.

Используется набор фотошаблонов для получения рисунка эмиттерных областей транзисторов, а также областей n+ конденсаторов. На ее основе формируется маска для проведения локаль­ной диффузии при создании эмиттерной области. Толщина диффу­зионного эмиттерного сдоя 1,0 .1,4 мкм, удельное сопротивление слоя 3 . 5 Ом/.

Подготовка пластин к нанесению фоторезиста.

Обработка пластин в парах трихлорэтилена для улучшения адгезии маски к поверхности пластины, удаления жировых плёнок и других органических соединений.

Нанесение фоторезиста дискретное.

Получение равномерного слоя фоторезиста на поверхности полупроводниковых пластин толщиной 1,1 мкм, с предварительной фильтрацией используемого фоторезиста ФП-383 на установке нанесения НВ-100.

Экспонирование ультрафиолетовым лучом контактное.

Операция переноса изображения с фотошаблона на полученный ранее слой фоторезиста.

Проявление и термообработка фотослоя.

Операция превращения засвеченных участков фотослоя в растворимую соль, с использованием 5%-го раствора гидроокиси калия в качестве проявителя. Последующая термообработка проводится в два этапа:

1-й этап: 30 минут при температуре 90ºС.

2-й этап: 60 минут при температуре 150ºС

Контроль горизонтальных размеров рисунка.

Удаление фоторезиста в смеси неорганических кислот.

Травление двуокиси кремния.

Удаление пленки окисла из полученных окон для последующего процесса ионной имплантации примеси с помощью буферного травителя: HF : NH4F : H2O=1:3:7

Контроль фотолитографии.

Контроль ухода линейных размеров полученного рисунка по отношению к маске.

А

110

Химическая обработка

Б

Автомат химической обработки полупроводниковых пластин АФОП

О

Операция проводится кипячением в смеси NH4OH : H2О : H2О2 (1:1:1) и промывкой в деионизированной воде.

А

115

Диффузия фосфором, I стадия

Б

Диффузионная печь СДО-125/3-12

О

Аналогично операции 065.

Для создания транзисторной структуры в качестве источников диффузантов используется РС13. Диффузи­онный процесс получения эммитерной области проводится также в две стадии.

Первый этап двустадийной диффузии для создания поверхностного слоя повышенной концентрации легирующей примеси – источника примеси для второго этапа. Проводится при температуре 1050ºС в течение 20 мин.

А

120

Диффузия фосфором, II стадия

Б

Диффузионная печь СДО-125/3-12

О

Второй этап диффузии – «разгонка» фосфора. Проводится при температуре 1000ºС с одновременным термическим оксидированием в течение 22 мин.

А

125

Пятая фотолитография

Б

Установка нанесения фоторезиста НВ-100, линия “Лада-125”

О

Вскрытие контактных окон к соответствующим диффузионным областям.

Подготовка пластин к нанесению фоторезиста.

Обработка пластин в парах трихлорэтилена для улучшения адгезии маски к поверхности пластины, удаления жировых плёнок и других органических соединений.

Нанесение фоторезиста дискретное.

Получение равномерного слоя фоторезиста на поверхности полупроводниковых пластин толщиной 1,1 мкм, с предварительной фильтрацией используемого фоторезиста ФП-383 на установке нанесения НВ-100.

Экспонирование ультрафиолетовым лучом контактное.

Операция переноса изображения с фотошаблона на полученный ранее слой фоторезиста.

Проявление и термообработка фотослоя.

Операция превращения засвеченных участков фотослоя в растворимую соль, с использованием 5%-го раствора гидроокиси калия в качестве проявителя. Последующая термообработка проводится в два этапа:

1-й этап: 30 минут при температуре 90ºС.

2-й этап: 60 минут при температуре 150ºС

Контроль горизонтальных размеров рисунка.

Удаление фоторезиста в смеси неорганических кислот.

Травление двуокиси кремния.

Удаление пленки окисла из полученных окон для последующего процесса ионной имплантации примеси с помощью буферного травителя: HF : NH4F : H2O=1:3:7

Контроль фотолитографии.

Контроль ухода линейных размеров полученного рисунка по отношению к маске, произвести по виду А.

А

130

Химическая обработка

Б

Автомат химической обработки полупроводниковых пластин АФОП

О

Операция проводится кипячением в смеси NH4OH : H2О : H2О2 (1:1:1) и промывкой в деионизированной воде.

А

135

Напыление алюминия

Б

Установка “Магна 2М”

О

Электрическая разводка создается напылением алюминия.

Проводится за счет приложения магнитного поля, с помощью Установки “Магна 2М”. Толщина слоя алюминия 1,2±0,1 мкм.

А

140

Шестая фотолитография

Б

Установка нанесения фоторезиста НВ-100, линия “Лада-125”

О

Фотолитография по пленке алюминия для создания рисунка разводки и контактных площадок.

Подготовка пластин к нанесению фоторезиста.

Обработка пластин в парах трихлорэтилена для улучшения адгезии маски к поверхности пластины, удаления жировых плёнок и других органических соединений.

Нанесение фоторезиста дискретное.

Получение равномерного слоя фоторезиста на поверхности алюминия полупроводниковых пластин толщиной 1,1 мкм, с предварительной фильтрацией используемого фоторезиста ФП-383 на установке нанесения НВ-100.

Экспонирование ультрафиолетовым лучом контактное.

Операция переноса изображения с фотошаблона на полученный ранее слой фоторезиста.

Проявление и термообработка фотослоя.

Операция превращения засвеченных участков фотослоя в растворимую соль, с использованием 5%-го раствора гидроокиси калия в качестве проявителя. Последующая термообработка проводится в два этапа:

1-й этап: 30 минут при температуре 90ºС.

2-й этап: 60 минут при температуре 150ºС

Контроль горизонтальных размеров рисунка.

Удаление фоторезиста в смеси органических кислот.

Травление алюминия.

Контроль фотолитографии.

Контроль ухода линейных размеров полученного рисунка по отношению к маске, произвести по виду Б.

А

145

Пассивация

Б

Вертикальный реактор с инфракрасным нагревателем установки осаждения УО-15.

О

Осаждение низкотемпературной пленки двуокиси кремния на всю поверхность полупроводниковой пластины. Операция проводится в среде азота при температуре 475ºС для растворения тонкой пленки двуокиси кремния.

А

150

Седьмая фотолитография

Б

Установка нанесения фоторезиста НВ-100, линия “Лада-125”

О

Фотолитография по пленке защитного диэлектрика для вскрытия окон к контактным площадкам.

Подготовка пластин к нанесению фоторезиста.

Обработка пластин в парах трихлорэтилена для улучшения адгезии маски к поверхности пластины, удаления жировых плёнок и других органических соединений.

Нанесение фоторезиста дискретное.

Получение равномерного слоя фоторезиста на поверхности алюминия полупроводниковых пластин толщиной 1,1 мкм, с предварительной фильтрацией используемого фоторезиста ФП-383 на установке нанесения НВ-100.

Экспонирование ультрафиолетовым лучом контактное.

Операция переноса изображения с фотошаблона на полученный ранее слой фоторезиста.

Проявление и термообработка фотослоя.

Операция превращения засвеченных участков фотослоя в растворимую соль, с использованием 5%-го раствора гидроокиси калия в качестве проявителя. Последующая термообработка проводится в два этапа:

1-й этап: 30 минут при температуре 90ºС.

2-й этап: 60 минут при температуре 150ºС

Контроль горизонтальных размеров рисунка.

Удаление фоторезиста в смеси органических кислот.

Травление пленки двуокиси кремния.

Контроль фотолитографии.

Контроль ухода линейных размеров полученного рисунка по отношению к маске, произвести по виду А.

А

155

Контроль электрических параметров микросхемы.

Б

Установки: система измерительная Н2001 (“Интеграл”); зонд измерительный ОМ6010;

О

Настроить зонд по расположению контактных площадок на кристалле.

Провести контроль токов I5=15 мА, I13 =10 мА и напряжений U5=4±0,5 B, U13=15±0,5 B на 5й и 13й контактных площадках соответственно.

В случае если параметры кристалла не соответствуют нормам, он закапывается специальными магнитными чернилами.

А

160

Скрайбирование

Б

Установка скрайбирования «ЭМ-210», микроскоп «ММУ-3», полуавтомат «ПЛП-3».

О

Для разделения пластин на кристалы используется лазерное скрайбирование, для данного метода необходим твердотельный лазер (оптический квантовый генератор ОКГ) активный элемент которого, выполнен из алюминиевого граната с примесью неодима (АИГ:Nd), а длина волны составляет 1,06 мкм.

На пластины наносят на центрифуге защитное покрытие для предохранения структур от повреждения.

Пластины закрепляют вакуумным прижимом на столе установке

Проводят скрайбирование, Скорость скрайбирования в

пределах от 100 до 200 мм /сек. Скрайбирование целесообразно производить на установке ЭМ-210, позволяющей скрайбировать пластины диаметром 100 мм и толщиной 460 мкм за 3 прохода при скорости скрайбирования 120 мм/сек и глубине 100 мкм /проход

Контроль качества скрайбирования производится при помощи микроскопа ММУ-3.

Осуществляют разламывание пластин на кристаллы, на полуавтомате ПЛП-3. При этом необходимо соблюдать следующие режимы: сила нажатия на пластины должна быть в пределах от 100 до 1500 Н, а скорость движения ленты с пластиной порядка 40 мм/сек.

А

165

Контроль

Б

Микроскоп «ММУ-3»

О

Контроль кристаллов производится при помощи микроскопа ММУ-3.

Кристаллы, закапанные магнитными чернилами удалить.

А

170

Сборка

Б

Установка термокомпрессионной сварки «ЭМ-439М»

О

Кристалл крепить к ситалловой подложке клеем ВК-32-200.

Положку с кристаллом крепить к выводной рамке клеем ВК-32-200.

Разваривать выводы кристалла с помощью алюминиевой проволоки к выводной рамке методом термокомпресии.

А

175

Маркировка

Б

Маркировочный стол

О

Маркировать серийный номер микросхемы краской

Перейти на страницу: 1 2

Другое по теме:

Расчет зеркальной параболической антенны с облучателем в виде конического рупора
Параболические антенны в последнее время находят все более широкое применение в космических и радиорелейных линиях связи. В 1888 году известный немецкий физик Г. Герц в своих опытах по СВЧ оптике впервые применил в качестве фокусирующего устройс ...

Copyright © www.techproof.ru