2.2.2. Основные технологические операции изготовления полупроводниковых ис

- Механическая обработка кремния. От цилиндрического слитка монокристаллического кремния (диаметром до 150 мм) отрезаются круглые пластины толщиной 250...600 мкм. (На одной такой пластине будут формироваться в едином технологическом процессе десятки или сотни полупроводниковых микросхем). Поверхность пластин шлифуется (толщина слоя шероховатости уменьшается до 1..2 мкм). Для окончательной доводки поверхности пластин применяется химическое травление. - Эпитаксиальное наращивание. Термин "эпитаксия" обозначает процесс ориентированного наращивания монокристаллической решетки кремния пластины за счет осаждения слоев. При введении дополнительных примесей получают эпитаксиальные слои с заданным типом проводимости. (Например, на пластине кремния с проводимостью p-типа можно получить эпитаксиальную пленку с проводимость n-типа). Эпитаксиальный слой, представляющий собой монокристаллическое продолжение основного материала, не имеет механических дефектов и напряжений. Эпитаксиальное наращивание производят в специальных печах при температуре около 1200°С. Скорость увеличения толщины пленки - несколько микрометров в час. Наиболее широко используются эпитаксиальные пленки толщиной 1...10 мкм. У быстродействующих цифровых ИС толщина пленки должна быть не более 1мкм. - Окисление поверхности пластины. Для защиты и маскирования поверхности кремния при операциях диффузии применяется окисление пластин в атмосфере кислорода или паров воды при температуре 1000...1300°С. Толщина наращиваемого окисла - около 1 мкм. - Фотолитография. Комплекс фотолитографических процессов повторяется в технологическом процессе изготовления полупроводниковых ИС неоднократно (от 3 до 14 раз и более). Каждый раз на окисленную пластину кремния наносится тонкий слой (толщиной около 1 мкм) светочувствительной эмульсии -органического фоторезиста, который засвечивается через фотошаблон от источника ультрафиолетового излучения. После проявления фоторезиста слабым раствором щелочи можно "вскрыть" необходимые "окна" на поверхности окисла кремния. В этих окнах смесью фтористого аммония и плавиковой кислоты двуокись кремния стравливается и тем самым селективно (выборочно) открывается поверхность кремния для диффузии.

- Диффузию примеси в кремний проводят в диффузионных печах при температуре примерно 1200°С. Для получения проводимости n-типа применяют диффузианты: фосфор, сурьму, мышьяк; для получения

проводимости p-типа - бор, галлий, индий.

- Создание межсоединений. Для создания "монтажа" между элементами полупроводниковой ИС пластина кремния со сформированными элементами (транзисторами, диодами, резисторами и др.) покрывается слоем осажденного алюминия толщиной 0,5...2 мкм, который затем в ненужных местах стравливается через соответствующие окна фоторезиста (после заключительной операции фотолитографии). При этом на поверхности полупроводника остается рисунок соединительных алюминиевых проводников, имеющих ширину около 10 мкм, а также контактных площадок.

- Электрические параметры ИС измеряются еще на неразрезанной пластине с помощью контактных зондов. Неработающие ИС отмечаются краской.

• Пластина разделяется на отдельные кристаллы. Отмаркированные неработающие ИС бракуют сразу, остальные кристаллы осматривают под микроскопом.

Монтаж кристаллов на металлические основания корпусов осуществляется пайкой с образованием золотой эвтектики. В стеклянных или пластмассовых корпусах, в которых отсутствуют металлические пластины в основаниях корпусов, кристаллы прикрепляются к несущей рамке легкоплавким стеклом в атмосфере инертного газа при температуре не более 525°С. Затем производят монтаж выходных контактных площадок на внутренние выводы корпуса. Для надежной защиты от воздействия внешней среды при эксплуатации кристаллы упаковывают в герметичные корпуса. Пластмассовый корпус (наиболее дешевый) имеет пластмассовое тело, полученное путем опресовки кристалла и рамки выводов.