Технология производства полупроводниковых приборов. (1979)

Стилизованное изображение 4 стихий.

Земля, огонь, воздух и вода.

В единстве этих четырех стихий скрыт универсальный ключ к технологии мироздания.

Скульптуры Древнего Египта.

Трактор на фоне таких скульптур.

Житель Египта сидит на ноге древней скульптуры.

Демонстрируется кварцевый диск.

Демонстрируется часть периодической таблицы Менделеева.

Обозначение кремния и гелия.

Место их в периодической таблице.

Микросхемы.

Диод.

Принцип действия полупроводниковых приборов.

Основная операция изготовления полупроводника - создание p-n перехода.

Перечень основных операций при изготовлении полупроводников.

Секундомер.

Изображение монокристалла

Качество будущих полупроводниковых приборов зависит от чистоты монокристалла и чистоты окружающей среды.

Этап технологического процесса ориентирование слитков.

Рассматриваем поверхность кристалла под микроскопом.

Электрофизические и физикомеханические свойства слитка в направлении разных осей резко отличаются.

Мультфильм, показывающий это различие.

Слиток устанавливается так, что заданная кристаллографическая плоскость строго ориентируется относительно плоскости резания.

Этап технологического процесса механическая обработка полупроводниковых материалов.

Нарезка слитка алмазными дисками.

Полное уничтожение нарушенного при резке слоя и исправление геометрических параметров пластин.

Пластины наклеиваются на специальную оправку и устанавливаются на шлифовальный круг.

Схема шлифования свободным абразивом.

Поверхность пластины после такой обработки как бы разрыхляется.

Вид поверхности под увеличением.

Шлифование связанным абразивом.

Вид поверхности под увеличением.

Алмазные зерна в ворсинках полировальника и финишная операция химико-механического полирования доводят поверхность пластин до зеркального блеска.

Во время цикла механической обработки тщательно контролируется соблюдение всех геометрических параметров пластин.

При индивидуальном методе создания p-n переходов подготовленные пластины сначала разделяют на отдельные кристаллы, а затем на каждом из них формируют нужную структуру.

Групповой метод, положенный в основу планарной технологии, отличается тем, что на поверхности обработанной пластины одновременно формируются большое число структур.

Чтобы на поверхности отполированной пластины создать полупроводниковую структуру необходимо проникнуть в ее кристаллический объем.

Показаны упрощенные изображения разных видов диффузии материалов.

Свободное перемещение всего нескольких вакансий приводит к значительному перемешиванию всех атомов кристалла.

Использование явления диффузии позволяет ставить и решать задачи по микроэлектронному конструированию.

Диффундировать могут не только собственные атомы кристалла, но и примесные.

С повышением температуры свободные атомы легко проникают в объем исходного кристалла.

Глубина, на которой концентрация введенной и исходной примеси равна, определяют границу p и n областей.

Процесс фотолитографии.

Изготовление фотошаблона.

Предварительно в соответствующем масштабе вычерчивается оригинал.

Старинная фотокамера.

Полученный негатив мультиплицируется, поскольку групповой метод предполагает изготовление множества однотипных структур на одной пластине.

Комплект фотошаблонов необходимый для изготовления планарно эпитаксиального транзистора.

Предварительно на пластине выращивается эпитаксиальный слой с малой концентрацией примесного вещества.

Пластина покрывается маскирующим слоем термически выращенного оксида кремния.

При этом оксид кремния одновременно растет как в глубь кристалла, так и над его поверхностью.

Тщательно очищенная пластина покрывается светочувствительным лаком - фоторезистором.

Сушка фоторезиста проходит в лучах инфракрасной лампы.

Пластина совмещается с фотошаблоном и экспонируется.

Большое значение имеет точность совмещения всех шаблонов относительно друг друга.

Совмещение по контрольным знакам позволяет получать до тысячи элементов на одном квадратном миллиметре.

После проявления в слое фоторезиста образуется окно, в точности повторяющее рисунок шаблона.

Удалив ту часть фоторезиста, которая подверглась засветке и вытравив лежащий под ним участок оксида кремния мы обнажим часть поверхности кремневой пластины.

Теперь на обнажившемся участке проводится диффузия бора для создания там транзисторной базы.

Пластина вновь покрывается слоем оксида кремния и фоторезиста.

Вся технологическая цепочка повторяется многократно пока на поверхности не сформируется транзисторная структура.

Через окна эммиторных областей проводится диффузия фосфора.

Для удобства последующего скрайбирования делают травление мезы.

Контакты в планарных приборах создаются методом термического испарения в вакууме.

Мультфильм, показывающий структуру пластины после обработки.

Скрайбирование лазером.

Перед сборкой транзистора проверяются электрические параметры изготовленных кристаллов.

Сборочные операции начинаются с посадки кристалла на ножку.

Заключительная операция сборки - герметизация.