Изучение метода изготовления биполярных интегральных микросхем с диэлектрической изоляцией
Метод диэлектрической изоляции. Комбинированная изоляция элементов интегральной микросхемы. Последовательность операций технологического процесса производства биполярных полупроводниковых интегральной микросхемы с диэлектрической изоляцией элементов.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.11.2013 |
| Размер файла | 659,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УО «МГВРК»
Отчет по лабораторной работе
по предмету: «Технология производства микроэлектронных устройств»
тема: «Изучение метода изготовления биполярных интегральных микросхем с диэлектрической изоляцией»
Выполнил:
учащийся гр. 02792
Шабан Я.А.
Проверил:
Мучак И. Ф.
Минск 2013
Метод диэлектрической изоляции
Элементы биполярной интегральной микросхемы должны быть изолированы друг от друга для исключения паразитного взаимодействия, предотвращения токов утечки, короткого замыкания в элементах, предотвращения пробоев. Диэлектрическая изоляция позволяет создавать ИМС с улучшенными характеристиками, а именно: существенно увеличить напряжение пробоя изолирующей области, значительно (примерно на шесть порядков) уменьшить токи утечки, уменьшить (примерно на два порядка) паразитные емкости и в результате увеличить рабочую частоту аналоговых и быстродействие цифровых ИМС, повысить их радиационную стойкость. Метод диэлектрической изоляции позволяет получить хорошую изоляцию как по постоянному, так и по переменному току, поскольку емкость, связанная с оксидным слоем, может быть очень малой (300 пФ/мм2 при слое диоксида толщиной 1 мкм). Пробивное напряжение для диэлектрической изоляции получается значительно большим по сравнению с пробивным напряжением для изоляции рn -переходом (выше 800 В). Качество такой изоляции значительно выше, так как токи утечки диэлектрика на много порядков меньше, чем рn- перехода при обратном напряжении. Удельная емкость диэлектрической изоляции меньше, поскольку диэлектрическая проницаемость диоксида кремния приблизительно в 3 раза ниже, чем кремния, а толщина диэлектрического слоя может быть выбрана больше толщины изолирующего рn- перехода.
диэлектрический изоляция интегральный микросхема
Последовательность операций технологического процесса производства биполярных полупроводниковых ИМС с диэлектрической изоляцией элементов
1 - структура со скрытым диффузионным слоем на подложке n-типа после операций механической обработки, химического полирования, окисления, фотолитографии, локальной диффузии примеси n-типа;
2 - фотолитография для вскрытия окон в окисле перед операцией локального травления кремния;
3 - травление кремния;
4 - снятие окисла;
5 - нанесение окисла, нитрида или карбида кремния;
6 - осаждение из парогазовой фазы слоя высокоомного поликристаллического кремния толщиной ~ 200 мкм;
7 - сошлифовывание монокристаллического кремния до получения изолированных диэлектриком карманов и получение рабочей поверхности высокого класса чистоты;
8 - окисление рабочей поверхности;
9 - фотолитография для вскрытия окон под базовую диффузию;
10 - формирование базового слоя;
11 - фотолитография для вскрытия окон под эмиттерную диффузию;
12 - формирование эмиттерного слоя;
13 - фотолитография для вскрытия контактных окон;
14 - напыление пленки алюминия;
15 - фотолитография для создания рисунка разводки и нанесение слоя защитного диэлектрика
Описание процесса
Диэлектрическая изоляция позволяет создавать ИМС с улучшенными характеристиками по сравнению со схемами, в которых применяется диодная изоляция, а именно: существенно увеличить напряжение пробоя изолирующей области, значительно (примерно на шесть порядков) уменьшить токи утечки, уменьшить (примерно на два порядка) паразитные емкости и в результате увеличить рабочую частоту аналоговых и быстродействие цифровых ИМС, повысить их радиационную стойкость. Один из технологических маршрутов формирования ИМС с диэлектрической изоляцией элементов представлен на рис.1
Изоляция обеспечивается слоем окисла, нитрида или карбида кремния (Si) либо их сочетаниями (позиция 5 и последующие). Поликристаллический кремний, удельное сопротивление которого составляет менее 0,01 Ом·см, выполняет роль механического основания ИМС. Основные трудности реализации этого способа заключаются в проведении прецизионного шлифования с исключительно малыми отклонениями толщины сошлифованного слоя и высокой дефектности монокристаллических карманов после механической обработки их рабочей поверхности. Поликристаллический кремний можно заменить диэлектриком, например ситаллом, керамикой (керамическая изоляция), но ввиду несогласованности КТР кремния и керамики этот вариант не обеспечивает требуемой плоскостности пластин после процессов термической обработки и отличается низким выходом годных изделий. В ИМС с диэлектрической изоляцией затруднен теплоотвод от полупроводниковых областей; кроме того, площадь, занимаемая элементами ИМС, сравнительно большая, т. е. степень интеграции ИМС невысока.
Комбинированная изоляция. Комбинированная изоляция элементов ИМС является компромиссным вариантом, сочетающим технологичность изоляции р-п-переходом и высокие качества изоляции диэлектриком. Количество способов этой изоляции очень велико. Здесь элементы ИМС со стороны подложки изолированы обратно смещенным р-п-переходом, а с боковых сторон - диэлектриком (окислом, стеклом, керамикой).
Таким образом, изоляция p-n-переходом заменяется изоляцией диэлектриком в наиболее уязвимом приповерхностном слое и с боковых сторон. Наибольшее распространение на сегодняшний день получили такие способы комбинированной изоляции, как локальное окисление (изопланарная технология) и вертикальное анизотропное травление (полипланарная технология).
В основе этих технологий лежит локальное сквозное окисление или протравливание тонкого (2-3 мкм) эпитаксиального слоя кремния n-типа, в результате чего этот слой оказывается разделенным на островки, в которых можно формировать элементы ИМС.
Достоинства:
*Хорошие диэлектрические свойства
*Высокая рад стойкость
*Приемлемый размер изоляции
Недостатки:
*Очень дорогой
*Сложный
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Устройство и принцип действия биполярных транзисторов. Структура и технология изготовления полупроводниковых интегральных микросхем на основе биполярного транзистора с помощью метода диэлектрической изоляции; подготовка полупроводниковой подложки.
контрольная работа [710,2 K], добавлен 10.06.2013Маршрут изготовления биполярных интегральных микросхем. Разработка интегральной микросхемы методом вертикального анизотропного травления с изоляцией диэлектриком и воздушной прослойкой. Комплекс химической обработки "Кубок", устройство и принцип работы.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 18.04.2016Конструктивные и технологические ограничения, которые учитываются при разработке топологии интегральной микросхемы на биполярных транзисторах, схемотехнические параметры. Порядок расчета полупроводниковых резисторов, общие сведения об их изготовлении.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 26.05.2010Основные принципы построения АМ-ЧМ приемников. Анализ схемы электрической принципиальной ИМС TA2003. Разработка физической структуры кристалла, технологического маршрута изготовления и топологии интегральной микросхемы. Компоновка элементов и блоков.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 01.11.2010Анализ исходных данных и выбор конструкции. Разработка коммутационной схемы. Расчет параметров элементов. Тепловой расчет микросхемы в корпусе. Расчет паразитных емкостей и параметров надежности микросхемы. Разработка технологии изготовления микросхем.
курсовая работа [150,4 K], добавлен 12.06.2010Описание и анализ конструкции диффузионного резистора. Оптимизация его конструкции с учетом критерия минимальной площади. Последовательность операций планарно-эпитаксиальной технологии производства биполярных полупроводниковых интегральных микросхем.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 20.11.2013Разработка конструкции, топологии и технологического процесса интегральной микросхемы по заданной электрической схеме. Топологический расчет транзистора и полупроводникового кристалла. Расчет геометрических размеров резисторов и конденсаторов.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 18.02.2010Топология и элементы МОП-транзистора с диодом Шоттки. Последовательность технологических операций его производства. Разработка технологического процесса изготовления полупроводниковых интегральных схем. Характеристика используемых материалов и реактивов.
курсовая работа [666,0 K], добавлен 06.12.2012Разработка усилителя слабых сигналов в виде интегральной микросхемы (ИМС) в корпусе. Выбор технологии изготовления. Расчет геометрических размеров и топологии элементов интегральной микросхемы. Выбор навесных компонентов, типоразмера платы и корпуса.
курсовая работа [381,0 K], добавлен 29.10.2013Разработка структурной, принципиальной и интегральной микросхем аналогового устройства на основе биполярных и полевых транзисторов. Выбор типов и структур биполярных и полевых транзисторов, навесных элементов и расчёт конфигурации плёночных элементов.
курсовая работа [241,0 K], добавлен 29.08.2014Электрические параметры интегральной микросхемы (ИМС). Расчет параметров модели полевого транзистора с управляющим p-n-переходом. Моделирование схемы включения истокового повторителя. Разработка топологии и технологического маршрута изготовления ИМС.
дипломная работа [1,9 M], добавлен 29.09.2010Использование параметрических феррорезонансных стабилизаторов напряжения. Конструктивно-технологическое исполнение интегральной микросхемы. Расчет интегрального транзистора и его характеристики. Разработка технических требований и топологии микросхемы.
курсовая работа [140,6 K], добавлен 15.07.2012Топологический расчет схемы принципиальной электрической для толстопленочной гибридной интегральной микросхемы (ГИС). Конструирование, технология толстопленочных ГИС. Расчет толстопленочных резисторов и конденсаторов. Выбор корпусов для микросхем.
курсовая работа [260,5 K], добавлен 03.02.2010Технология изготовления платы фильтра. Методы формирования конфигурации проводящего, резистивного и диэлектрического слоя. Выбор установки его напыления. Расчет точности пленочных элементов микросхем и режимов изготовления тонкопленочных резисторов.
контрольная работа [359,2 K], добавлен 25.01.2013Разработка конструкции и технологии изготовления полупроводниковой микросхемы выполненной в интегральном исполнении. Обоснование выбора технологии изготовления микросхемы, на основании которого разработан технологический процесс, топология кристалла.
курсовая работа [708,7 K], добавлен 13.07.2008Основные технические показатели электронного усилителя: коэффициент усиления, входное и выходное сопротивления, диапазон усиливаемых частот, динамический диапазон, нелинейные, частотные и фазовые искажения. Разработка гибридной интегральной микросхемы.
курсовая работа [772,0 K], добавлен 08.04.2014Анализ технологии изготовления плат полупроводниковых интегральных микросхем – такого рода микросхем, элементы которых выполнены в приповерхностном слое полупроводниковой подложки. Характеристика монокристаллического кремния. Выращивание монокристаллов.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 03.12.2010Изучение современных тенденций в области проектирования интегральных микросхем и полупроводниковых приборов. Анализ алгоритма создания интегральных микросхем в среде Cadence Virtuoso. Реализация логических элементов с использованием NMOS-транзисторов.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 08.11.2013Интегральные микросхемы, сигналы. Такт работы цифрового устройства. Маркировка цифровых микросхем российского производства. Базисы производства цифровых интегральных микросхем. Типы цифровых интегральных микросхем. Схемотехника центрального процессора.
презентация [6,0 M], добавлен 24.04.2016Конструкция интегральной микросхемы на транзисторах. Преобразование и обработка входного сигнала. Технические условия для интегральных микросхем р-канального полевого транзистора с изолированным затвором. Нанесение пленки алюминия и фотолитография.
контрольная работа [1,8 M], добавлен 07.05.2013
