ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные сведения из "Нанесение пленок в вакууме" Производство как дискретных (отдельных) полупроводниковых приборов, так и интегральных микросхем (ИМС) в основном базируется на одних и тех же технологических процессах (эпитаксии, фотолитографии, травлении, диффузии, нанесении пленок и др.). Следует отметить, что при изготовлении всех видов полупроводниковых приборов и ИМС в том или ином объеме используется технологический процесс нанесения тонких пленок в вакууме - тонкопленочная технология. [c.5] Рассмотрим применение тонких пленок на примере изготовления транзистора, так как он является не только дискретным полупроводниковым прибором, но и основным элементом ИМС. [c.5] Дискретный полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления тока или иного преобразования электрических сигналов, называют транзистром. Планарный транзистор (рис. 1) представляет собой кристалл полупроводника с двумя р-и-пере-ходами, образующими коллектор 5, эмиттер 3 и базу 4. После формирования р-и-переходов в кристалле полупроводника нанесением металлических пленок в вакууме создают омические контакты 1 к базе и эмиттеру. [c.5] Наиболее часто вследствие простоты и технологичности применяют омические контакты из алюминия. Если выводы подсоединяют пайкой, на алюминий дополнительно наносят слой золота. Омические контакты на кремнии электропроводности и-типа выполняют из золота, которое для улучшения адгезии вжигают при 370-500° С. Высокотемпературные контакты на кремнии получают последовательным нанесением слоя хрома, а затем никеля, который допускает пайку обычными припоями. Большое распространение получили алюминиевые контакты с подслоем титана, который обладает высокой адгезией к кремнию. Так как слой титана на воздухе быстро окисляется, что препятствует надежному присоединению электрического вывода, на него наносят слой золота, серебра или никеля. [c.5] НОСТИ ИМС является степень интеграции, которая характеризуется количеством элементов, входящих в интегральную схему. По технологическим методам изготовления ИМС делятся на пленочные, гибридные и полупроводниковые (монолитные). Эти методы не являются конкурирующими, а дополняют друг друга. [c.6] В пленочных ИМС все элементы (резисторы, конденсаторы) и межэлементные соединения выполняются в виде пленок. Пленочные ИМС создают послойным нанесением тонких пленок различных материалов на общее основание - диэлектрическую подложку. На пленочных элементах, как правило, выполняются различные резистивно-емкостные схемы (ЛС-схемы). [c.6] Тонкопленочный резистор (рис. 2,а, б) — элемент микросхемы, размещенный на диэлектрической подложке 3 и способный оказывать сопротивление электрическому току, состоит из двух контактных выводов 1 и резистивной пленки 2 линейной или зигзагообразной конфигурации. [c.6] Таким образом, сопротивление пленочного резистора не зависит от размера стороны квадрата и равно его поверхностному сопротивлению. [c.7] Для изготовления тонкопленочных резисторов используют сплавы, сопротивление которых во много раз больше сопротивления чистых металлов (например, нихром, МЛТ, нитрид тантала, смесь хрома и оксида кремния, металлокерамические смеси—керметы). [c.7] Желательно, чтобы удельная емкость пленочного конденсатора бьша как можно больше. Поэтому выбирают диэлектрик, обладающий большой диэлектрической проницаемостью е, и стремятся уменьшить толщину с д пленки из него. Однако эти параметры нельзя изменять в широких пределах. Большинство используемых в тонкопленочной технологии диэлектриков имеют е от 3 до 1000. При этом толщина получаемых диэлектрических пленок составляет не менее 0,3 мкм. Основной технологической задачей при изготовлении пленочных конденсаторов является получение достаточно тонких диэлектрических пленок минимальной пористости. [c.7] Номиналы тонкопленочных конденсаторов определяются точностью, с которой может быть сформирован диэлектрический слой. Допускаемая толщина диэлектрических пленок ограничивается их электрической прочностью, которая снижается вследствие сквозных пор и других дефектов. [c.7] Наиболее часто в качестве диэлектрика в тонкопленочных конденсаторах используют пленки оксидов кремния 810 и тантала Таг 05, а в качестве обкладок — пленки металлов высокой проводимости. Однако пленки золота, серебра и меди для этих целей неприемлемы, так как атомы этих металлов обладают высокой подвижностью и, проникая в диэлектрическую пленку, приводят к отказам в работе конденсаторов. [c.7] Наиболее часто обкладки конденсаторов выполняют из пленок алюминия. При этом верхние обкладки танталовых конденсаторов изготовляют из пленок алюминия с подслоем ванадия. [c.8] Контактные площадки пленочных ИМС обычно являются продолжением соединительных проводниковых линий (межсоединений) и служат для припайки или приварки внешних выводов корпуса. [c.8] Одним из важных факторов, влияющих на воспроизводимость электрофизических параметров наносимых в вакууме тонких пленок, является степень чистоты поверхности подложки. На практике идеально чистые поверхности получить невозможно, так как они чрезвычайно активны и быстро покрываются находящимися в окружающей среде газами, влагой, пылью и различными поверхностно-активными веществами, тонкие слои которых крайне трудно удалить. Очищают подложки различными физико-химическими способами. [c.8] Кроме того, необходимо знать, что возможно повторное загрязнение подложек при транспортировке их в вакуумной камере. Опасность повторных загрязнений состоит в том, что их химический состав неизвестен и не всегда одинаков. Поэтому такие загрязнения приводят к неожиданным последствиям, особенно в условиях промьппленного производства. [c.9] Гибридные ИМС - это тонкопленочные микросхемы, состоящие из пассивных элементов (резисторов, конденсаторов, контактных площадок) и дискретных активных элементов (диодов, транзисторов). Гибридная ИМС, показанная на рис. 3, представляет собой диэлектрическую подложку с нанесенными на нее пленочными конденсаторами и резисторами и присоединенным навесным транзистором, база которого соединена с верхней обкладкой конденсатора шиной в виде очень тонкой проволочки. [c.9] В полупроводниковых ИМС все элементы и межэлементные соединения выполнены в объеме и на поверхности кристалла полупроводника. Полупроводниковые ИМС представляют собой плоский кристалл полупроводника (подложка), в поверхностном слое которого различными технологическими приемами сформированы эквивалентные элементам электрической схемы локальные области (диоды, транзисторы, конденсаторы, резисторы и др.), объединенные по поверхности пленочными металлическими соединениями (межсоединениями). [c.9] В качестве подложек полупроводниковых ИМС служат круглые пластины кремния, германия или арсенида галлия, имеющие диаметр 60 — 150 мм и толщину 0,2 — 0,4 мм. [c.10] Вернуться к основной статье