8 Технология и конструирование интегральных мик-росхем: Учеб. пособие для вузов/Под ред.
. — М.: Радио и связь, 1983. —
И. П. Степаненко
232 с., ил. В пер.: 80 к.
Рассмотрены основные вопросы технологии и конструирования интегральных микросхем. Описаны процессы пленарной технологии полупроводниковых ИС. технологические процессы производства пленочных ИС, методы проектирования элементной базы и конструирования ИС в целом, конструктивно-технологические особенности БИС.
Для студентов радиотехнических и радиофизических специальностей вузов. Может быть полезна широкому кругу специалистов, занимающихся созданием интегральных микросхем н радиоэлектронной аппаратуры на их основе.
Предисловие
Данное учебное пособие является одной из трех книг по микроэлектронике, в которой получили дальнейшее развитие такие разделы, как «Технологические основы микроэлектроники» и «Элементы интегральных микросхем» [1]. Здесь изложены также вопросы практической реализации интегральных микросхем (ИС) после их схемотехнического проектирования [2].
В связи с быстрым развитием технологии и конструирования ИС, регулярным обновлением технологических приемов комплекс современных технологических и конструктивных методов создания ИС еще не нашел достаточно полного отражения в литературе и в первую очередь в учебных пособиях [3—27]. Наиболее полно конструктивно-технологические вопросы для гибридных ИС отражены в [3, 4]. Однако методы получения элементов с субмикронными размерами, ионно-плазменные и плазмохимичес-ше методы травления пленок освещены недостаточно полно (см. например, [4, 5]). Кроме того, не рассматриваются такие важные вопросы конструирования, как расчет геометрических размеров биполярных транзисторов в зависимости от их электрических характеристик и структурных особенностей; расчет коэффициента усиления транзистора с учетом эффектов сильного легирования эмиттерной области; оптимизация структуры и определение геометрических размеров диодов и транзисторов Шотки; анализ связи электрофизических характеристик полупроводниковой пластины и структуры МДП-транзисторов с их электрическими параметрами; оценка паразитного влияния шин металлизации и многослойной металлизации; особенности разработки топологии схем на МДП-транзисторах; специфика элементной базы больших интегральных схем (БИС) и особенности их проектирования с использованием ЭВМ.
Перечисленные выше вопросы, необходимые для практической реализации современных ИС и БИС, рассмотрены в данной книге. Учебное пособие предназначено прежде всего для специальностей 0604, 0609, 0623, 0701, 0705. Оно рассчитано на студентов, знакомых с основами микроэлектроники. Однако ее могут использовать также инженеры, занимающиеся разработкой и производством ИС.
Главы 1—9 написаны О. Р. Мочалкиной, гл. 10—17 и приложение — А. С. Березиным, предисловие — совместно обоими авторами.
Авторы выражают искреннюю благодарность чл.-кор. АН БССР проф. В. А. Лабунову и проф. Ю. П. Ермолаеву за сделанные ими ценные замечания, направленные на улучшение книги.
И. П. Степаненко , взявшему на се-
Авторы признательны проф.
я труд редактировать данное учебное пособие, а также коллективу кафедры микроэлектроники МИФИ за помощь в оформлении
Рукописи
Оглавление
Предисловие................. 3
Глава 1. Основы планарной технологии......... 4
§ 1.1. Введение................ 4
§ ,1.2. Структура приборов и основные процессы планарной технологии 5
§ 1.3. Особенности и преимущества планарной технологии..... 7
Глава 2. Обработка кремниевых подложек........ 9
§ 2.1. Введение................. 9
§ 2.2. Механическая обработка кремния.......... 10
§ 2.3. Очистка поверхности кремния........... 12
§ 2.4. Травление кремния.............. 15
Глава 3. Легирование кремния........... . 18
§ 3.1. Введение................. 18
§ 3.2. Теория диффузионных процессов.......... 20
§ 3.3. Характеристики диффузантов........... 23
§ 3.4. Практические способы проведения диффузии....... 25
§ 3.5. Легирование кремния ионным внедрением....... 27
§ 3.6. Методы изучения характеристик легированных слоев .... 33
Глава 4. Эпитаксиальное наращивание слоев кремния..... 35
§ 4.1. Введение................. 35
§ 4.2. Автоэпитаксия кремния............ 36
§ 4.3. Гетероэпитаксия кремния на сапфире......... 40
§ 4.4. Методы изучения параметров эпитаксиальных слоев..... 41
Глава 5. Получение тонких пленок.......... 43
,§ 5.1. Введение................. 43
§ 5.2. Термическое окисление кремния.......... 44
§ 5.3. Вакуумное термическое напыление......... 47
§ 5.4. Ионно-плазменное напыление............ 52
§ 5.5, Методы определения толщины пленок . . . . . . . . 57
Глава 6. Фотолитография............. 63
§ 6.1. Введение................. 63
§ 6.2. Фоторезисты............... 64
§ 6.3. Технология фотолитографического процесса . . . . . . - 66
§ 6.4. Фотошаблоны и методы их изготовления........ 70
Глава 7. Технологический процесс изготовления полупроводниковых интегральных микросхем........... '"
§ 7.1. Введение.................. ?3
§ 7.2. Методы изоляции элементов...........
§ 7.3. Типовые технологические процессы изготовления полупроводнике-вых интегральных микросхем..........•
Глава 8. Технологические процессы изготовления тонкопленочных и тол-стопленочных гибридных интегральных микросхем .
83
§ 8.1. Введение ................' g^
§ 8.2. Материалы подложек..........• у,
§ 8.3. Материалы пленок в тонкопленочных интегральных микросхемах .^
§ 8.4. Получение рисунков в тонких пленках.......
§ 8.5. Материалы для толстых пленок и методы их нанесения на под- ^
ложки...............• '
§ 8.6. Типовые технологические процессы изготовления тонкопленочных и ^
толстопленочных интегральных микросхем.....•
Глава 9. Особенности технологии больших и сверхбольших интегральных микросхем............. 97
§ 9.1. Введение................. 97
•§ 9.2. Методы получения субмикронных размеров элементов .... 98
§ 9.3. Ионное травление.............. 102
§ 9.4. Многоуровневая металлическая разводка........ 106
§ 9.5. Многоуровневые коммутационные платы для гибридных БИС . . 109
Глава 10. Предмет и исходные предпосылки конструирования интегральных микросхем............. 111
§ 10.1. Принципы конструирования интегральных микросхем .... 111
§ 10.2. Типы интегральных микросхем, их элементы и компоненты . . 112
§ 10.3. Задачи расчета параметров элементов........ 113
Глава 11. Электрофизические параметры структуры интегральных микросхем............... 116
§ 11.1. Рабочие слои интегральных микросхем........ 116
§ 11.2. Удельная барьерная емкость р—п-переходов...... 117
§ 11.3. Напряжение пробоя р—«-перехода......... 121
•§ 11.4. Удельное сопротивление слоев.......... 122
§ 11.5. Тепловые токи р—/ьпереходов.......... 125
§ 11.6. Разброс параметров слоев........... 126
Глава 12. Проектирование биполярных транзисторов и диодов интегральных полупроводниковых микросхем...... 129
§ 12.1. Специфика интегральных п—р—п-транзисторов...... 129
§ 12.2. Проектирование п—р—п-транзисторов........ 135
§ 12.3. Расчет коэффициента передачи п—р—и-транэистора .... 140
§ 12.4. Проектирование р—п—р-траязисторов........ 144
f!2.5. Проектирование интегральных диодов на основе р—п-переходов 148
12.6 Проектирование диодов и транзисторов с барьером Шотки . . 151
§ 12.7. Проектирование многоэмяттеряых п—р—п-транзисторов . . . 156
Глава 13. Проектирование пассивных элементов биполярных интегральных полупроводниковых микросхем....... 159
$ 13.1. Проектирование диффузионных конденсаторов...... 159
§ 13.2. Проектирование резисторов........... 161
Глава 14. Проектирование элементов МДП-интегральных полупроводниковых микросхем............ 167
§ 14.1. Проектирование МДП-конденсаторов........ 167
§ 14.2 Проектирование МДП-транзисторов......... 171
§ 14.3. Проектирование межэлементных соединений...... 175
Глава 15. Конструирование полупроводниковых интегральных микросхем ................ 178
§ 15.1 Разработка топологии полупроводниковых интегральных микросхем 178 § 15.2. Разработка топологии цифровых интегральных микросхем на
МДП-транзисторах с каналами одного типа проводимости ... 181 § 15.3. Особенности проектирования топологии аналоговых интегральных
микросхем с дифференциальным каскадом на входе . . . . 186
§ 15.4. Документация на интегральные микросхемы...... 187
Глава 16. Конструирование гибридных интегральных микросхем . . 191
§ 16.1. Проектирование пленочных элементов гибридных интегральных
микросхем................ 191
§ 16.2 Разработка топологии гибридных интегральных микросхем , . 203
231
Глава 17. Конструирование больших интегральных микросхем . . , 205
§ 17.1. Особенности конструирования.......... 205
§ 17.2. Особенности структуры элементов......... 206
§ 17.3. Задачи машинного конструирования.........211
§ 17.4. Физико-топологические модели элементов....... 212
§ 17.5. Математические модели элементов......... 213
§ 17.6. Машинная разработка топологии......... . 214
§ 17.7. Машинная разработка конструкторской документации . ... 219
Приложение................. 223
Список литературы.............._ 227
Предметный указатель.............. 228
Цена: 150руб.
