Как и из чего делают микросхемы? Опишите кратко, но подробно.
Ответы
Поскольку микросхема создается на поверхности пластины, технология ее изготовления называется планарной (от англ.“planar” – “плоский”). Ее основу составляет литография. Наз-вание “литография” происходит от греческих слов “литос” камень и “графо” – пишу, что дословно означает “писать на камне”. Литография в микроэлектронике – это действительно способ формирования заданного рисунка (рельефа) в слое полупроводника.
Изготовление, или “выращивание”, интегральной микросхемы включает в себя несколько основных этапов:
1. Подготовка подложки
Подложкой обычно является пластина кристалла кремния (Si) _ самого распространенного полупроводника на Земле. Обычно пластина имеет форму диска диаметром 200 мм и толщиной менее миллиметра. Получают ее разрезанием цилиндрического монокристалла.
Так как свойства полупроводникового кристалла сильно зависят от направления (вдоль или поперек кристалла), то перед тем как нарезать кристалл на пластины, его свойства измеряют
во всех направлениях и ориентируют нужным образом.
Для резки монокристаллов на пластины применяются диски с режущей кромкой, покрытой алмазной крошкой размером 40-60 микрон, поэтому после резки пластины получаются шерохо-ватыми, на них остаются царапины, трещины и другие дефекты, нарушающие однородность структуры приповерхностного слоя и его физико_химические свойства. Чтобы восстановить поверхностный слой, пластину тщательно шлифуют и полируют.
Все процессы по обработке полупроводниковых пластин проводятся в условиях вакуумной гигиены в специальных помещениях со сверхчистой атмосферой. В противном случае пыль может осесть на пластину и нарушить элементы и соединения микросхемы (гораздо меньшие по размерам, чем сама пыль). Очищенная кремниевая пластина подвергается так называемому оксидированию (или окислению) _ воздействию на заготовку кислородом, которое происходит под высокой температурой (1000°C).
Таким образом на поверхности заготовки создается тончайший слой диоксида кремния SiO2. Регулируя время воздействия кислорода и температуру кремниевой подложки, можно легко сформировать слой оксида нужной толщины. Диоксидная пленка отличается очень высокой химической стойкостью, большой прочностью и обладает свойствами хорошего диэлектрика, что обеспечивает надежную изоляцию находящегося под ним кремния и защищает его от нежелательных воздействий в ходе дальнейшей обработки.
2. Нанесение фоторезиста
Если некоторые области кремния, лежащие под слоем оксида, необходимо подвергнуть обработке, то оксид надо предварительно удалить с соответствующих участков. Для этого на
диоксидную пленку наносится слой фоторезиста.
Рис 102 .Исходная полупроводниковая пластина с
проводимостью р_типа, покрытая слоями SiO2, и
фоторезиста: 1 _ слой фоторезиста, 2 _ слой SiO2,
3 _ полупроводниковая пластина
Фоторезист – это светочувствительный материал, который после облучения становится
растворимым в определенных химических веществах. Фотошаблон представляет собой пластинку, состоящую из прозрачных и непрозрачных участков, и играет роль трафарета.
3. Экспонирование
На следующем этапе-экспонировании-пластину с наложенным на нее фотошаблоном подвергают действию излучения. Фоторезист, расположенный под прозрачными участками
фотошаблона, засвечивается.
Рис 103. Облучение фоторезиста через фотошаблон:
1 _ засвеченный участок фоторезиста, 2 _ слой SiO2,
3 _ полупроводниковая пластина, 4 – фотошаблон
В результате засвеченный слой, чьи структура и химические свойства изменились под действием излучения, а также находящийся под ним слой диоксида кремния могут быть удалены с помощью химикатов (каждый слой-своим химикатом).