Микросхемы общего и специального (частного, ограниченного) применения существенно отличаются друг от друга по конструкции, по масштабу и технологии производства. В данном учебнике рассматривается технология микросхем специального применения, так как разработка таких микросхем входит в круг профессиональных обязанностей инженера конструктора-технолога радиоэлектронной аппаратуры, работающего на предприятии радиотехнической промышленности.
Вопросы, непосредственно относящиеся к микроэлектронике, изучаются в трех курсах:
1) в курсе физических основ микроэлектроники рассматривается процесс протекания электрического тока в структурных элементах микросхем;
2) в курсе технологии микросхем изучаются физико-химические процессы при изготовлении микросхем, рассматриваются средства обеспечения надежности и качества;
3) в курсе конструирования и расчета микросхем рассматриваются топологические задачи построения рисунка микросхемы в связи с требуемыми электрическими свойствами.
Задачей курса технологии микросхем является научить будущего конструктора-технолога радиоэлектронной аппаратуры:
а) априорно представлять причинную связь электрических характеристик микросхем с технологией и материалами, выбирать типовые технологические процессы для заданной электрической схемы и условий применения;
б) уметь ограничивать условия для развития механизмов явных дефектов (% выхода годных) и скрытых дефектов (надежность), обеспечивать повышение производительности труда;
в) уметь переносить результаты лабораторной разработки технологии в промышленный масштаб;
г) знать перспективу развития технологии микросхем ППР.ПИЯЛЬНОГП ^чяртнпгг>1 и обптегп ппименения.
Учебный процесс по курсу технологии микросхем не ограничивается материалом данного учебного пособия. Предполагается изучение на практике соответствующих руководящих технических материалов (РТМ) и технологических инструкций, в которых детально описаны действующие в данное время технологические процессы, операции, рецепты. Действующее промышленное технологическое оборудование студенты изучают во время
практики.
Наибольшее внимание в данной книге, в соответствии с программой, уделено физико-химическим основам технологии.
Материал книги излагается в следующей последовательности: невакуумная технология микросхем, вакуум-термическая и ионноплазменная технология тонких пленок, технология полупроводниковых микросхем, технология сборки и контроля качества микросхем.
В ряде случаев в начале книги кратко рассматривается то, что подробно исследуется позднее, когда студент лучше к этому подготовлен. Так, простое рассмотрение фотолитографии начинается в главе I, тогда как детальные и сложные вопросы прецизионной фотолитографии отнесены к главе IV, в технологию полупроводниковых
микросхем.
Каждому параграфу в главах предпослан краткий перечень рассматриваемых в нем вопросов для самопроверки.
Изучение теоретического курса должно сопровождаться лабораторным практикумом по экспериментальному исследованию. Такой практикум может состоять, например, из следующих лабораторных работ: 1) исследование техники и процессов прецизионной фотографии; 2) исследование фотолитографии; 3) исследование технологии стеклоэмалевых резистивных пленок; 4) исследование свойств резистивных пленок в связи с ваку-умтермической технологией их получения; 5) определение скорости ионного распыления в зависимости от режима разряда; 6) исследование реактивного ионного распыления; 7) исследование режимов анодирования; 8) исследование процессов эпитаксии и диффузии.
При работе над книгой автор использовал материалы своих исследований, выполненных в научно-исследовательской лаборатории микроэлектроники Ленинградского электротехнического института связи им. проф.
М. А. Бонч-Бруевича, .коллективу которой -он обязан решением многих вопросов, а также своих лекций, читаемых в этом же институте.
Автор считает приятным долгом выразить глубокую благодарность проф. В. Б. Пестрякову и канд. техн. наук, доценту Ф. В. Кушниру за постоянно*е содействие и внимание к работе, проф., докт. техн. наук Ф. Г. Старосу, коллективам кафедры Московского высшего технического училища им. Баумана и проблемной лаборатории микроэлектроники Казанского авиационного института за полезные рекомендации при научном рецензировании, проф., докт. техн. наук Ю. Д. Чистякову, кандидатам техн. наук М. А. Афанасьевой, С. В. Козлову, Ю. Г. Ту-пикову, В. П. Белевскому за ценные замечания и советы при просмотре рукописи, научному редактору канд. техн. наук, доценту А. Д. Герасимову за большую помощь в работе.
Отзывы и пожелания направлять по адресу: Москва, Неглинная, 29/14, издательство «Высшая школа».
Автор
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Предисловие . к-.........!............ . 3
Введение . . ... . -. . ....,., . ,.]••••• • • • • 6
Глава первая. Невакуумная технология микросхем ... 14
§ 1.1. Конструкция ГИС применительно к технологической
реализации на стеклоэмалевых пленках..... 14
§ 1.2. Сцепление пиропасты с наполнителем и подложкой 18 § 1.3. Технологические особенности стеклометаллических
и стеклокерамических пироэмалей ...... . ... . . 28
§ 1.4. Трафаретная паста . . . . ..... . ... . . 35
§ 1.5. Технология рисунка толстопленочных микросхем 42
§ 1.6. Хемоэмалевые тонкие пленки . i. . . 1. . ..:.•• . 50
Глава вторая. Вакуумтермическая технология . . . •., . 54
§ 2.1. Основы испарения в вакууме . .,. . . . . . . . . 54
§ 2.2. Мешающее динамическое присутствие газовых молекул на подложке в вакууме ........... . 60
§ 2.3. Подложка и ее поверхность.......... . 71
§ 2.4. Кинетика процесса конденсации . . . . . . ... 78
§ 2.5. Методы образования атомарного потока вещества при вакуумтермическом испарении ... . . . . 83
§ 2.6. Получение рисунка тонкопленочных ИС . . . . . -&0
§ 2.7. Вакуумтермическая технология тонкопленочных ре-
зисторных, конденсаторных и RC-структур ..... 95
§ 2.8. Получение технологического вакуума и измерение
скорости осаждения................ ЮЗ
Глава третья. Ионноплазменная технология . ... 114
§ 3.1. Механизм ионного распыления и характеристика
встречных потоков ................114
§ 3.2. Особенности конденсации при ионном распылении 123
§ 3.3. Микроструктурные особенности тонких пленок тантала в связи с технологией...... . . .. . . .131
§ 3.4. Реактивное распыление как технологический метод
газового легирования ... . . . . ... . . . . . 136
§ 3.5. Плазменное и электролитическое оксидирование . .140
§ 3.6. Технологические причины дефектов танталовых тонкопленочных конденсаторов ... . . . . . . . .: . 152
§ 3.7. Осаждение органических пленок в тлеющем разряде 156
1 л а в а четвертая. Технология полупроводниковых микросхем . .. i...........159
§ 4.1. Структура полупроводниковых ИС........159
§ 4.2. Эпитаксия . . . . .:..;..,.. . . /. . . . . . . 165
§ 4.3. Химическое осаждение из газовой фазы ........ . 168
255
Стр.
§ 4.4. Легирование диффузией.............171
§ 4.5. Окисное и нитридное маскирование.......178
§ 4.6. Металлизация..................184
§ 4.7. Свойства фоторезистов для прецизионной фотолитографии ................189
§ 4.8. Технология нанесения и обработки фоторезистных
слоев......................199
§ 4.9. Репродуцирование и мультиплицирование . . . 204
Глава пятая. Сборка и контроль качества микросхем . .212
§ 5.1. Термокомпрессионная, контактная и ультразвуковая
сварка ..................... 212
§ 5.2. Электрическое соединение склеиванием......222
§ 5.3. Присоединение выводов пайкой ..........226
§ 5.4. Лазерная сварка.................230
§ 5.5. Герметизация микросхем.............232
§ 5.6. Гигиена производственного помещения......235
§ 5.7. Контроль и обеспечение качества в производстве ИС
специального применения ............. 238
Литература..........,........253
Цена: 150руб.
