4. Технологический процесс в электронной промышленности

Технологический процесс полупроводникового производства – технологический процесс изготовления полупроводниковых (ПП) изделий и материалов. Он состоит из последовательности технологических (обработка, сборка) и контрольных операций, часть производственного процесса производства ПП изделий (транзисторов, диодов и тп.).

При производстве ПП интегральных микросхем применяется фотолитография и литографическое оборудование. Разрешающая способность (в микрометрах и нанометрах) этого оборудования (так называемые проектные нормы) и определяет название применяемого конкретного технологического процесса.

Совершенствование технологии и пропорциональное уменьшение размеров ПП структур способствуют улучшению характеристик (размеров, энергопотребления, стоимости) полупроводниковых приборов (микросхем, процессоров, микроконтроллеров и т.д.). Особую значимость это имеет для процессорных ядер, в аспектах потребления электроэнергии и повышения производительности, поэтому ниже указаны процессоры (ядра) массового производства на данном техпроцессе.

Технологический процесс производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем (микропроцессоров, модулей памяти и др.) включает следующие операции:

1) механическую обработку;

2) химическую обработку;

3) эпитаксиальное наращивание слоя полупроводника;

4) получение маскирующего покрытия;

5) фотолитографию;

6) введение электрически активных примесей в пластину для образования отдельных p- и n-областей;

7) термическую диффузию;

8) ионное легирование;

9) получение омических контактов и создание пассивных элементов на пластине;

10) добавление дополнительных слоев металла;

11) пассивацию поверхности пластины;

12) тестирование неразрезанной пластины;

13) разделение пластин на кристаллы;

14) сборку кристалла и последующие операции монтажа кристалла в корпус и герметизацию;

15) электрические измерения и испытания;

16) выходной контроль;

17) маркировку, нанесение защитного покрытия, упаковку.

При механической обработке полупроводниковых пластин получают пластины полупроводника со строго заданной геометрией, нужной кристаллографической ориентацией (не хуже ±5%) и классом чистоты поверхности. Эти пластины в дальнейшем служат заготовками в производстве приборов или подложками для нанесения эпитаксиального слоя.

При химической обработке (предшествующей всем термическим операциям) удаляют механически нарушенный слой полупроводника и очищают поверхность пластины. Основные методы химической обработки: жидкостное и газовое травление, плазмохимические методы. Для получения на пластине рельефа (профилирования поверхности) в виде чередующихся выступов и впадин определённой геометрии, для вы

травливания окон в маскирующих покрытиях, для проявления скрытого изображения в слое экспонированного фоторезиста, для удаления его заполимеризированных остатков, для получения контактных площадок и разводки в слое металлизации применяют химическую (электрохимическую) обработку.

Эпитаксиальное наращивание слоя полупроводника – это осаждение атомов полупроводника на подложку, в результате чего на ней образуется слой, кристаллическая структура которого подобна структуре подложки. При этом подложка часто выполняет лишь функции механического носителя.

Маскирующее покрытие получают  для защиты слоя полупроводника от проникновения примесей на последующих операциях легирования. Чаще всего оно проводится путём окисления эпитаксиального слоя кремния в среде кислорода при высокой температуре.

Фотолитография производится для образования рельефа в диэлектрической плёнке.

Введение электрически активных примесей в пластину для образования отдельных p- и n-областей  нужно для создания электрических переходов, изолирующих участков. Производится методом диффузии из твёрдых, жидких или газообразных источников, основными диффузантами в кремний являются фосфор и бор.

Термическая диффузия – это направленное перемещение частиц вещества в сторону убывания их концентрации: определяется градиентом концентрации. Часто применяется для получения введения легирующих примесей в п