Технология изготовления микросхемы

Технология изготовления микросхемы. Метод термовакуумного напыления ТВН основан на создании направленного потока пара вещества и последующей конденсации его на поверхностях подложек, имеющих температуру ниже температуры источника пара. Процесс ТВН можно разбить на четыре этапа образование пара вещества, распространение пара от источника к подложкам, конденсации пара на подложках, образование зародышей и рост пленки.

Образование пара вещества выполняется путем его испарения или сублимации.

Вещества переходят в пар при любой температуре выше абсолютного нуля, но чтобы увеличить интенсивность парообразования вещества нагревают. С увеличением температуры повышается средняя кинетическая жнергия атомов и вероятность разрывов межатомных связей.

Атомы отрывается и распространяются в свободном пространстве, образуя пар. Распространение пара от источников к подложкам осуществляется путем диффузии и конвекции, на которые в первую очередь влияет степень вакуума. Для уменьшения потерь испаряемого материала за счет напыление на внутрикамерную оснастку и стенки камеры, а также для повышения скорости напыления и получения более равномерной по толщине пленки необходимо обеспечивать прямолинейное движение частиц пара в направлении подложки.

Это возможно при условии, если длина свободного пробега частиц пара будет больше расстояния источник-подложка. Конденсация пара на поверхность подложки зависит от температуры подложки и плотности атомарного потока. Атомы пара, достигшие подложки, могут мгновенно отразиться от нее, адсорбироваться и через некоторое время отразиться от подложки, адсорбироваться и после кратковременного мигрирования по поверхности окончательно остаться на ней. Образование зародышей происходит в результате нахождения атомами мест, соответствующих минимуму свободной энергии системы атом-подложка.

Рост зародышей происходит за счет присоединения новых атомов. По мере конденсации пара зародыши растут, между ними образуются крупные островки. После этого наступает стадия слияния островков с образованием единой сетки. Сетка переходит в сплошную пленку, которая начинает расти в толщину. С этого момента влияние подложки исключается и частицы пара от поверхности пленки практически не отражаются.

На этапе образования зародышей и роста пленки воздействие остаточных газов на растущую пленку должно быть сведено к минимуму. Обеспечить это можно повышением степени вакуума или увеличением скорости парообразования. Качество пленки определяется также размером зерна и величиной адгезии к поверхности подложки. Повышение температуры подложек уменьшает плотность центров зародышеобразования и, следовательно, способствует формированию крупнозернистых пленок, и, наоборот, повышение плотности потока пара вещества способствует получению пленок с мелкозернистой структурой.

Для улучшения адгезии и структуры пленок напыление проводят на нагретые до температуры 200 300 C подложки. Процесс ТВН выполняют в вакуумных камерах. Нагрев осуществляют прямым или косвенным теплопередачей от испарителя способами путем пропускания электрического тока, токами индукции, электронной бомбардировкой. Процесс начинают с загрузки вакуумной камеры испаряемый материал помещают в тигли, подложки устанавливают в подложкодержатели, маски - в маскодержатели. В зависимости от конструкции внутрикамерных устройств техники выполнения загрузки могут различаться.

Затем камеру герметизируют и производят откачку воздуха. При закрытой заслонке производят нагрев подложек до заданной температуры и испарителей до температуры испарения. Проводят ионную очистку поверхностей подложек. Откачивают камеру до предельного вакуума. После этого открывают заслонку и ведут напыление пленки. При получении заданной толщины пленки процесс напыления прекращают, перекрывая атомарный поток заслонкой.

Подложки охлаждают и после этого в камеру напускают воздух и производят выгрузку. 2 Схема последовательности нанесения слоев микросхемы при масочном методе изготовления представлена на рис.2 Рис. 2. Схема последовательности нанесения слоев микросхемы при масочном методе изготовления Напыление резисторов через маску Напыление контактных площадок через маску Напыление изоляционного слоя через маску Напыление проводников через маску Напыление нижних обкладок конденсаторов через маску Напыление диэлектриков через маску Напыление верхних обкладок конденсаторов через маску Напыление защитного слоя через маску Задание Цель работы проектирование топологии гибридной интегральной микросхемы К2ТС241 RST-триггер Для разработки данной схемы, необходимы следующие исходные данные Электрические исходные данные схема электрическая принципиальная рис. 3 электрические данные активных и пассивных элементов табл. 2 Конструктивные исходные данные количество внешних контактных площадок Технологические исходные данные способ получения тонких пленок Таблица 2 Электрические данные активных и пассивных элементов Поз.обозн.

Наименование Кол-во R1 Резистор 22K 30 90мВт 1 R2 Резистор 22K 30 10мВт 1 R3 Резистор 10K 30 5мВт 1 R4 Резистор 150 Ом 25 10мВт 1 R5 Резистор 22К 30 10мВт 1 R6 Резистор 10K 30 5мВт 1 R7 Резистор 22К 30 90мВт 1 R8,R9 Резистор 10К 30 5мВт 2 C1 Конденсатор 450пФ 30 Up 12В 1 C2 Конденсатор 200пФ 30 Up 12В 1 C3 Конденсатор 430пФ 30 Up 12В 1 C4 Конденсатор 200пФ 30 Up 12В 1 VT1 VT4 Транзистор КТ-359 А 4