Материал: Sb95845

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

_______________________________

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина)

___________________________________________________

О. В. АЛЕКСАНДРОВ

СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

Учебно-методическое пособие

Санкт-Петербург Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

2017

УДК 621.3.049.77(07) ББК 3844.15–06я7

А46

Александров О. В.

A46 Специальные вопросы технологии производства интегральных микросхем: учеб.-метод. пособие. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2017. 28 с.

ISBN 978-5-7629-2058-2

Содержит комплекс учебно-методических материалов для подготовки к лекционным, практическим, лабораторным занятиям и самостоятельной работе по дисциплине «Специальные вопросы технологии производства интегральных микросхем». Может быть использовано при изучении дисциплины «Технологические особенности производства ИМС», при выполнении междисциплинарного курсового проекта, в ходе производственной и преддипломной практик, а также при подготовке выпускной квалификационной работы.

Предназначено для обучающихся в бакалавриате по направлению 11.03.04. «Электроника и наноэлектроника».

УДК 621.3.049.77(07) ББК 3844.15–06я7

Рецензент: канд. техн. наук, зам. ген. директора ПАО «Светлана» В. А. Клевцов.

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве учебно-методического пособия

2

ВВЕДЕНИЕ

Современный технический прогресс в значительной мере опирается на достижения полупроводниковой микро- и наноэлектроники. Ее бурное развитие происходит исключительно за счет разработки новых и совершенствования существующих технологических процессов.

Задачей дисциплины «Специальные вопросы технологии производства интегральных микросхем» является изучение основных технологических процессов изготовления кремниевых биполярных и МДП интегральных микросхем (ИМС) и методов их моделирования.

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов очной, оч- но-заочной (вечерней) и заочной форм обучения.

Цели и задачи дисциплины

1.Изучение особенностей технологии изготовления современных интегральных микросхем (ИМС), новых перспективных технологий и тенденций их развития.

2.Формирование умений и навыков моделирования основных технологических процессов, составления технологических маршрутов, расчета режимов основных технологических операций изготовления ИМС.

Врезультате освоения дисциплины студенты должны:

знать и понимать: технологические и конструкторские особенности современных ИМС;

уметь: составлять технологические маршруты изготовления биполярных и МОП ИМС;

владеть: методикой расчета режимов основных технологических операций изготовления биполярных и МОП ИМС.

CОДЕРЖАНИЕ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ

Введение. Тенденции развития полупроводниковой электроники. Тема 1. Интеграция элементов ИМС.

Основные элементы планарной технологии. Классификация ИМС. Степень интеграции. Выход годных ИМС. Факторы, влияющие на выход годных ИМС. Моделирование выхода годных ИМС. Надежность ИМС.

3

Функции распределения интенсивности отказов. Испытания ИМС. Механизмы отказов.

Тема 2. Моделирование технологических процессов изготовления ИМС.

Моделирование ИМС. Физико-технологическое моделирование. Термическое окисление. Перераспределение примесей при термическом окислении. Ионная имплантация. Диффузия с постоянным коэффициентом диффузии. Диффузионная загонка. Предэпитаксиальный отжиг. Эпитаксиальное автолегирование. Диффузионная разгонка. Ионное легирование. Диффузия с непостоянным коэффициентом диффузии. Эффекты высоких концентраций легирующей примеси. Особенности диффузии бора и фосфора. Особенности диффузии мышьяка и сурьмы. Диффузия при градиенте концентрации вакансий. Диффузия примеси в нескольких состояниях.

Тема 3. Изоляция элементов ИМС.

Способы изоляции элементов ИМС. Изоляция p–n-переходом: п- и р- карманы, изолирующая диффузия, коллекторная изолирующая диффузия, базовая изолирующая диффузия, двусторонняя диффузия, двойная диффузия. Диэлектрическая изоляция: кремний на сапфире, ЭПИК, ДИАК. Комбинированная изоляция: изопланар, полипланар, эпипланар, щелевая изоляция. Новые методы создания КНИ-структур: прямое термическое сращивание, зонная перекристаллизациия, ионный синтез (SIMOX, SIMNI).

Тема 4. Технология биполярных ИМС.

Классификация биполярных ИМС. Технология n–p–n биполярных ИМС. Изопланарная технология. Изопланар 1, Изопланар 2, Изопланар S. Технология с поликремниевым эмиттером. Самосовмещенная технология. Технология И2Л и И3Л. Особенности технологии биполярных ИМС.

Тема 5. Технология МОП ИМС.

Классификация МОП ИМС. Технология р-МОП ИМС. Технология п- МОП ИМС. Технология с поликремниевым затвором. Самосовмещение. LOCOS-технология. ДМОП-технология. Биполярная МОП- и биполярная КМОП-технология. Особенности технологии МОП ИМС.

4

Тема 6. Геттерирование.

Загрязнения в технологии ИМС. Меры по обеспечению чистоты в технологии ИМС. Твердофазная растворимость примесей. Распад твердых растворов. Уравнение Аврами. Способы геттерирования быстродиффундирующих примесей: нарушенным слоем; легированным слоем; наносимым слоем; газовое геттерирование; внутреннее геттерирование.

Тема 7. Импульсный отжиг.

Виды импульсного отжига. Режимы импульсного отжига: поверхностный нагрев, поверхностно-объемный нагрев, объемный нагрев. Сравнение импульсного отжига с термическим. Области применения импульсного отжига.

Тема 8. Тенденции развития ИМС.

Пути совершенствования ИМС: увеличение степени интеграции, улучшение быстродействия, повышение выхода годных. Разработка новых технологических процессов. Ограничения в развитии субмикронных ИМС. ИМС на новых полупроводниковых материалах.

Заключение. Кремниевые ИМС – основа техноэволюции.

Материалы по курсу лекций см. в учебном пособии [1].

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ