Разработка топологии и технологии изготовлени� ИМС
Ìèíèñòåðñòâî îáðàçîâàíèÿ Óêðàèíû
Çàïîðîæñêèé ãîñóäàðñòâåííûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò
Êàôåäðà ÌÝèÏÒ
ÏÎßÑÍÈÒÅËÜÍÀß ÇÀÏÈÑÊÀ
Ê ÊÓÐÑÎÂÎÌÓ ÏÐÎÅÊÒÓ ÏÎ ÄÈÑÖÈÏËÈÍÅ ÒÅÕÍÎËÎÃÈß ÏÎËÓÏÐÎÂÎÄÍÈÊÎÂÛÕ ÏÐÈÁÎÐÎÂ
È ÈÍÒÅÃÐÀËÜÍÛÕ ÑÕÅÌ
ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÀ ÒÎÏÎËÎÃÈÈ È ÒÅÕÍÎËÎÃÈÈ ÈÇÃÎÒÎÂËÅÍÈß ÈÌÑ
Ðàçðàáîòàë:
ñò. ãð. ÐÏ-316 À.Ð. Íåáàáà
Ðóêîâîäèòåëü:
äîöåíò Â.Ì. Ìàòþøèí
2000
ÇÀÏÎÐÎÆÑÊÈÉ ÃÎÑÓÄÀÐÑÒÂÅÍÍÛÉ ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÈÉ ÓÍÈÂÅÐÑÈÒÅÒ
Êàôåäðà: Ìèêðîýëåêòðîíèêè è ïîëóïðîâîäíèêîâîé òåõíèêè
Äèñöèïëèíà: Òåõíîëîãèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ è ÈÑ
Ñïåöèàëüíîñòü
Êóðñ: 4 Ãðóïà: ÐÏ-316 Ñåìåñòð: 8
ÇÀÄÀÍÈÅ
íà êóðñîâîé ïðîåêò (ðàáîòó) ñòóäåíòó
Íåáàáå Àíäðåþ Ðîìàíîâè÷ó
².Òåìà ïðîåêòà (ðàáîòû): Ðàçðàáîòêà òåõíîëîãèè è òîïîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ
ÈÌÑ
2.Ñðîê ñäà÷è ñòóäåíòîì çàêîí÷åííîãî ïðîåêòà (ðàáîòû):
3.Èñõîäíûå äàííûå ê ïðîåêòó (ðàáîòå):
ýëåêòðè÷åñêàÿ ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà; ìèíèìàëüíûé ðàçìåð îêíà â
ôîòîøàáëîíå 5õ5 ìêì; øèðèíà äîðîæêè ìåòàëëèçàöèè 15 ìêì; ðàçìåð
êîíòàêòíîé ïëîùàäêè 100õ100 ìêì; óäåëüíîå ïîâåðõíîñòíîå ñîïðîòèâëåíèå
áàçîâîãî ñëîÿ 70 Îì/êâ.
4.Ñîäåðæàíèå ðàñ÷åòíî-ïîÿñíèòåëüíîé çàïèñêè (ïåðå÷åíü âîïðîñîâ, êîòîðûå
íåîáõîäèìî ðàçðàáîòàòü):
ðàññ÷èòàòü ðàçìåðû äèôôóçèîííîãî ðåçèñòîðà;
ðàçðàáîòàòü òîïîëîãèþ èíòåãðàëüíîé ñõåìû, êîìïëåêò ôîòîøàáëîíîâ,
òåõíîëîãèþ èçãîòîâëåíèÿ ÈÑ.
5.Ïåðå÷åíü ãðàôè÷åñêîãî ìàòåðèàëà (ñ òî÷íûì îáîçíà÷åíèåì îáÿçàòåëüíûõ
÷åðòåæåé): Òåõíîëîãè÷åñêèé ìàðøðóò èçãîòîâëåíèÿ èíòåãðàëüíîé ñõåìû;
Òîïîëîãèÿ èíòåãðàëüíîé ñõåìû.
6.Äàòà âûäà÷è çàäàíèÿ: ___________________________________ÊÀËÅÍÄÀÐÍÈÉ
ÏËÀÍ
¹ Ïîð. Íàçâàíèå ýòàïîâ êóðñîâîãî ïðîåêòà (ðàáîòû) Ñðîê âûïîëíåíèÿ ýòàïîâ
ïðîåêòó (ðàáîòû) Ïðèìå÷àíèå
1 Ïîëó÷åíèå çàäàíèÿ
2 Âûáîð òåìû ðàáîòû
3 Èçó÷åíèå ëèòåðàòóðíûõ
èñòî÷íèêîâ
4 Ïðîâåäåíèå ðàñ÷åòîâ è
ðàçðàáîòêà òîïîëîãèè
5 Ðàçðàáîòêà òåõíîëîãèè
6 Îôîðìëåíèå ïîÿñíèòåëüíîé
çàïèñêè
7 Îôîðìëåíèå ãðàôè÷åñêîé ÷àñòè
8 Çàùèòà êóðñîâîé ðàáîòû
Ñòóäåíò
.
(ïîäïèñü)
Ðóêîâîäèòåëü
.
(ïîäïèñü) (ôàìèëèÿ, èìÿ, îò÷åñòâî)
“______”_________________2000 ã.
ÐÅÔÅÐÀÒ
ÏÇ: 52 ñ., 23 ðèñ., 11 èñòî÷íèêîâ.
Îáúåêò èññëåäîâàíèÿ – òîïîëîãèÿ èíòåãðàëüíîé ñõåìû.
Öåëè ðàáîòû:
Ðàññ÷èòàòü ðàçìåðû äèôôóçèîííîãî ðåçèñòîðà;
Ðàçðàáîòàòü òîïîëîãèþ èíòåãðàëüíîé ñõåìû;
Ðàçðàáîòàòü êîìïëåêò ôîòîøàáëîíîâ;
Òåõíîëîãèþ èçãîòîâëåíèÿ ÈÑ.
Ðàçðàáîòêà ÷åðòåæà òîïîëîãèè âêëþ÷àåò â ñåáÿ òàêèå ýòàïû: âûáîð
êîíñòðóêöèè è ðàñ÷åò àêòèâíûõ è ïàññèâíûõ ýëåìåíòîâ ÈÌÑ; ðàçìåùåíèå
ýëåìåíòîâ íà ïîâåðõíîñòè è â îáúåìå ïîäëîæêè è ñîçäàíèå ðèñóíêà ðàçâîäêè
(êîììóòàöèè) ìåæäó ýëåìåíòàìè; ðàçðàáîòêó ïðåäâàðèòåëüíîãî âàðèàíòà
òîïîëîãèè, îöåíêó êà÷åñòâà òîïîëîãèè è åå îïòèìèçàöèþ; ðàçðàáîòêó
îêîí÷àòåëüíîãî âàðèàíòà òîïîëîãèè.
ÏÎËÓÏÐÎÂÎÄÍÈÊÎÂÛÅ ÈÌÑ, ÁÈÏÎËßÐÍÛÅ ÒÐÀÍÇÈÑÒÎÐÛ, ÈÇÎËßÖÈß P-N ÏÅÐÕÎÄÎÌ,
ÄÈÔÔÓÇÈÎÍÍÛÉ ÐÅÇÈÑÒÎÐ, ÒÎÏÎËÎÃÈß, ÔÎÒÎØÀÁËÎÍ, ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÉ ÌÀÐØÐÓÒ.
ÑÎÄÅÐÆÀÍÈÅ
ñ.
Çàäàíèå íà ïðîåêò 2
Ðåôåðàò 4
Ââåäåíèå 7
1 Òåõíîëîãèÿ èçãîòîâëåíèÿ ýëåìåíòîâ áèïîëÿðíûõ ÈÌÑ 8
1.1 Òðàíçèñòîðû òèïà n-p-n 8
Èíòåãðàëüíûå ðåçèñòîðû 10
1.3 Ñîåäèíåíèÿ è êîíòàêòíûå ïëîùàäêè 14
1.4 Ôèãóðû ñîâìåùåíèÿ 15
1.5 Èçîëÿöèÿ ýëåìåíòîâ 16
2 Ðàñ÷åò òîïîëîãèè äèôôóçèîííûõ ðåçèñòîðîâ 18
3 Ðàçðàáîòêà òîïîëîãèè ÈÌÑ 19
4 Òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ 39
4.1 Ìåõàíè÷åñêàÿ îáðàáîòêà 40
4.2 Îêèñëåíèå 42
4.3 Ôîòîëèòîãðàôèÿ 44
4.4 Òðàâëåíèå 45
4.5 Äèôôóçèÿ 46
4.6 Ýïèòàêñèÿ 48
4.7 Ñîçäàíèå ìåòàëëèçàöèè 50
4.8 Ðàçäåëåíèå ïëàñòèí íà êðèñòàëû 50
Âûâîäû 51
Ïåðå÷åíü ññûëîê 52
ÂÂÅÄÅÍÈÅ
Ýôôåêòèâíîñòü ïðîèçâîäñòâà è êà÷åñòâî ðàäèîýëåêòðîííîé àïïàðàòóðû
çàâèñÿò îò íàó÷íî-òåõíè÷åñêîãî óðîâíÿ åå òåõíîëîãèè, êîòîðàÿ äîëæíà
îáåñïå÷èâàòü âûñîêèå ïàðàìåòðû êà÷åñòâà èçäåëèé. Òåõíîëîãèÿ èíòåãðàëüíûõ
ìèêðîñõåì è ìèêðîïðîöåññîðîâ ñòàëà ñóùåñòâåííîé ÷àñòüþ ñîâðåìåííîãî
ïðîìûøëåííîãî ïðîèçâîäñòâà ðàäèîýëåêòðîííîé è ýëåêòðîííîé âû÷èñëèòåëüíîé
àïïàðàòóðû.
Âñëåäñòâèå ñëîæíîñòè è ìíîãîñòàäèéíîñòè òåõíîëîãèÿ ÈÌÑ è ÌÏ âûäåëèëàñü â
ñàìîñòîÿòåëüíóþ íàó÷íóþ äèñöèïëèíó. Ñåãîäíÿ ïîä òåõíîëîãèåé ïðîèçâîäñòâà
ÈÌÑ è ÌÏ ïîíèìàþò ñîâîêóïíîñòü òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ èçãîòîâëåíèÿ,
êîíòðîëüíî-èçìåðèòåëüíûõ îïåðàöèé, à òàêæå ôèçè÷åñêèõ, õèìè÷åñêèõ è
ìåõàíè÷åñêèõ èñïûòàíèé, îñóùåñòâëÿåìûõ ñ èñõîäíûìè ìàòåðèàëàìè,
ïîëóôàáðèêàòàìè èëè îòäåëüíûìè ýëåêòðîííûìè ýëåìåíòàìè äëÿ ïîëó÷åíèÿ ÈÌÑ
(èëè ÌÏ) êàê çàêîí÷åííûõ èçäåëèé, îáëàäàþùèõ çàäàííûìè ïàðàìåòðàìè
êà÷åñòâà ïðè ïðèåìëåìûõ òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèõ è ñîöèàëüíûõ ïîêàçàòåëÿõ.
Ïîä ïðîèçâîäñòâåííûì ïðîöåññîì îáû÷íî ïîíèìàþò ðÿä ñâÿçàííûõ ìåæäó ñîáîé
ïðîöåäóð, íàïðàâëåííûõ íà ñåðèéíûé âûïóñê èçäåëèé. Îí îõâàòûâàåò, êàê
ïðàâèëî, âñå ôóíêöèè ïðîìûøëåííîãî ïðåäïðèÿòèÿ: ïëàíèðîâàíèå,
íàó÷íî-òåõíè÷åñêèå è êîíñòðóêòîðñêèå ðàçðàáîòêè, ïðîåêòèðîâàíèå è
òåõíîëîãè÷åñêóþ ïîäãîòîâêó ïðîèçâîäñòâà, ìàòåðèàëüíî-òåõíè÷åñêîå è
êîíòðîëüíî-èñïûòàòåëüíîå îáåñïå÷åíèå ïðîöåññîâ ïðîèçâîäñòâà èçäåëèé,
ñîáñòâåííî òåõíîëîãèþ èçãîòîâëåíèÿ èçäåëèé, óïàêîâêó, õðàíåíèå è
âíóòðèçàâîäñêóþ òðàíñïîðòèðîâêó èçäåëèé. Òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ
âêëþ÷àåò â ñåáÿ òîëüêî òåõíîëîãè÷åñêèå îïåðàöèè ïî èçãîòîâëåíèþ,
êîíòðîëþ è èñïûòàíèþ èçäåëèé, à òàêæå ñïåöèàëüíîå îáîðóäîâàíèå äëÿ èõ
îñóùåñòâëåíèÿ. Ñëåäîâàòåëüíî, òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ ïðîèçâîäñòâà
èçäåëèé ÿâëÿåòñÿ âàæíåéøåé ÷àñòüþ ïðîèçâîäñòâåííîãî ïðîöåññà.
Òåõíîëîãèþ ÈÌÑ è ÌÏ ñëåäóåò ðàññìàòðèâàòü êàê ñëîæíûé ôóíêöèîíàëüíî
çàïðîãðàììèðîâàííûé êîìïëåêñ, ñîñòîÿùèé èç òðóäîâûõ ðåñóðñîâ,
ìàòåðèàëîâ, ôèçè÷åñêèõ è õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, îáîðóäîâàíèÿ,
òðàíñïîðòíûõ ëèíèé, ïðîèçâîäñòâåííûõ è ñîöèàëüíî-ýêîíîìè÷åñêèõ
îòíîøåíèé, ñâÿçàííûõ âîåäèíî öåëÿìè âûïóñêà ïðîäóêöèè ñ çàäàííûìè (èëè
ïðèåìëåìûìè) òåõíèêå- è ñîöèàëüíî-ýêîíîìè÷åñêèìè ïîêàçàòåëÿìè. Ýòîò
êîìïëåêñ ôóíêöèîíèðóåò (äåéñòâóåò) ïî îïðåäåëåííûì çàêîíîìåðíîñòÿì,
îïèñûâàåìûì ôèçè÷åñêèìè, õèìè÷åñêèìè, ëîãèêî-ìàòåìàòè÷åñêèìè è
ïñèõîëîãè÷åñêèìè çàêîíàìè.
Îñîáåííîñòüþ ñîâðåìåííîãî ðàçâèòèÿ ðàäèîýëåêòðîíèêè è âû÷èñëèòåëüíîé
òåõíèêè ÿâëÿåòñÿ íåïðåðûâíàÿ ñìåíà ïîêîëåíèé ÐÝÀ è ÝÂÀ, êîòîðàÿ
áàçèðóåòñÿ êàê íà âíåäðåíèè âñå áîëåå ñîâåðøåííûõ óñòðîéñòâ â
àïïàðàòóðó, òàê è íà èñïîëüçîâàíèè òåõíîëîãè÷åñêèõ ìåòîäîâ è ïðîöåññîâ
ïðîèçâîäñòâà ÈÌÑ â îáùåé òåõíîëîãèè ÐÝÀ. Òàê, áîëüøèå è ñâåðõáîëüøèå
èíòåãðàëüíûå ìèêðîñõåìû (ÁÈÑ è ÑÁÈÑ), ìèêðîïðîöåññîðû íà îäíîì
êðèñòàëëå, óñòðîéñòâà íà ïðèáîðàõ ñ çàðÿäîâîé ñâÿçüþ (ÏÇÑ), íà
öèëèíäðè÷åñêèõ ìàãíèòíûõ äîìåíàõ (ÖÌÄ), íà ïîâåðõíîñòíûõ àêóñòè÷åñêèõ
âîëíàõ (ÏÀÂ), ìèêðîñáîðêè, èíäèêàòîðíûå ïàíåëè, óñòðîéñòâà
îïòîýëåêòðîíèêè è èíòåãðàëüíîé îïòèêè, à òàêæå äðóãèå èçäåëèÿ
ôóíêöèîíàëüíîé ýëåêòðîíèêè èçãîòàâëèâàþòñÿ ñ ïîìîùüþ ìåòîäîâ è
ïðîöåññîâ, êîòîðûå âîçíèêëè, ðåàëèçóþòñÿ è ðàçâèâàþòñÿ â òåõíîëîãèè ÈÌÑ.
Ñòàíîâëåíèå ïðîèçâîäñòâà ÈÌÑ êàê êðóïíîé îòðàñëè ïðîìûøëåííîñòè,
èçãîòàâëèâàþùåé ñëîæíûå ìíîãîôóíêöèîíàëüíûå ðàäèîýëåêòðîííûå óñòðîéñòâà,
ïðèâåëî ê áóðíîìó ðàçâèòèþ òàêèõ âàæíåéøèõ íàïðàâëåíèé ÷åëîâå÷åñêîé
äåÿòåëüíîñòè, êàê èíôîðìàòèêà, àâòîìàòèêà è òåõíîëîãèÿ óïðàâëåíèÿ.
1 ÒÅÕÍÎËÎÃÈß ÈÇÃÎÒÎÂËÅÍÈß ÝËÅÌÅÍÒΠÁÈÏÎËßÐÍÛÕ ÈÌÑ
1.1 ÒÐÀÍÇÈÑÒÎÐÛ ÒÈÏÀ N-P-N
Áèïîëÿðíûé òðàíçèñòîð òèïà n-p-n ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì ñõåìíûì ýëåìåíòîì
ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ÈÌÑ. Îí îáëàäàåò ëó÷øèìè õàðàêòåðèñòèêàìè, ÷åì
òðàíçèñòîð òèïà p-n-p, à òåõíîëîãèÿ åãî èçãîòîâëåíèÿ áîëåå ïðîñòà.
Îñòàëüíûå ýëåìåíòû ÈÌÑ âûáèðàþò è êîíñòðóèðóþò òàêèì îáðàçîì, ÷òîáû îíè
ñîâìåùàëèñü ñî ñòðóêòóðîé òðàíçèñòîðà òèïà n-p-n. Èõ èçãîòîâëÿþò
îäíîâðåìåííî ñ òðàíçèñòîðîì òèïà n-p-n íà îñíîâå êàêîé-ëèáî èç åãî
îáëàñòåé. Òàêèì îáðàçîì, âûáîð ôèçè÷åñêîé ñòðóêòóðû òðàíçèñòîðà òèïà
n-p-n îïðåäåëÿåò îñíîâíûå ýëåêòðè÷åñêèå ïàðàìåòðû îñòàëüíûõ ýëåìåíòîâ
ìèêðîñõåìû.
Íàèáîëåå øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èëà òðàíçèñòîðíàÿ ñòðóêòóðà òèïà
ï-ð-ï ñî ñêðûòûì ïîäêîëëåêòîðíûì n+-ñëîåì (ðèñ. 1.1). Ñëåäóåò îáðàòèòü
âíèìàíèå íà òî, ÷òî âûâîä êîëëåêòîðà èíòåãðàëüíîãî òðàíçèñòîðà
ðàñïîëîæåí íà ïîâåðõíîñòè ïðèáîðà. Ýòî óâåëè÷èâàåò ñîïðîòèâëåíèå òåëà
êîëëåêòîðà è óõóäøàåò õàðàêòåðèñòèêè òðàíçèñòîðà â óñèëèòåëüíîì ðåæèìå
(óõóäøàåòñÿ ÷àñòîòíàÿ õðàêòåðèñòèêà) è â ïåðåêëþ÷àþùåì ðåæèìå
(óìåíüøàåòñÿ ýôôåêòèâíîñòü ïåðåêëþ÷åíèÿ â ðåæèìå íàñûùåíèÿ). Óâåëè÷åíèå
ñòåïåíè ëåãèðîâàíèÿ âñåãî îáúåìà êîëëåêòîðíîé îáëàñòè è óìåíüøåíèå åå
óäåëüíîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ñíèæàþò ïðîáèâíîå íàïðÿæåíèå ïåðåõîäà êîëëåêòîð
— áàçà è óâåëè÷èâàþò åìêîñòü ýòîãî ïåðåõîäà, ò. å. òàêæå óõóäøàþò
õàðàêòåðèñòèêè òðàíçèñòîðà. Êîìïðîìèññíûì ðåøåíèåì ïðîáëåìûñ ÿâëÿåòñÿ
ñîçäàíèå ñêðûòîãî âûñîêîëåãèðîâàííîãî n+-ñëîÿ íà ãðàíèöå êîëëåêòîðà è
ïîäëîæêè. Ýòîò ñëîé îáåñïå÷èâàåò íèçêîîìíûé ïóòü òîêó îò àêòèâíîé
êîëëåêòîðíîé çîíû ê êîëëåêòîðíîìó êîíòàêòó áåç ñíèæåíèÿ ïðîáèâíîãî
íàïðÿæåíèÿ ïåðåõîäà êîëëåêòîð-áàçà. Êîíñòðóêòèâíî îí ðàñïîëàãàåòñÿ
íåïîñðåäñòâåííî ïîä âñåé áàçîâîé îáëàñòüþ è ïðîñòèðàåòñÿ âïëîòü äî
äàëüíåé îò áàçû ñòîðîíû êîëëåêòîðíîãî êîíòàêòà. Òîëùèíà ñëîÿ ñîñòàâëÿåò
2,5—10 ìêì, óäåëüíîå ïîâåðõíîñòíîå ñîïðîòèâëåíèå ps=10-30 Îì/êâ.
Ðèñóíîê 1.1 – Êîíñòðóêöèÿ èíòåãðàëüíîãî òðàíçèñòîðà òèïà n+-p-n
Ðàáî÷àÿ çîíà òðàíçèñòîðà íà÷èíàåòñÿ íåïîñðåäñòâåííî ïîä ýìèòòåðíîé
çîíîé, è äëÿ îáåñïå÷åíèÿ òðåáóåìîãî êîëëåêòîðíîãî òîêà ïðè ìèíèìàëüíîì
ïîñëåäîâàòåëüíîì ïàäåíèè íàïðÿæåíèÿ êîëëåêòîðíûé êîíòàêò ðàñïîëàãàþò êàê
ìîæíî áëèæå ê ýìèòòåðíîìó. Ìèíèìàëüíûå ãîðèçîíòàëüíûå ðàçìåðû ïðèáîðà
îïðåäåëÿþòñÿ äâóìÿ îñíîâíûìè òåõíîëîãè÷åñêèìè ôàêòîðàìè: ìèíèìàëüíî
äîñòèæèìûìè ïðè ôîòîëèòîãðàôèè ðàçìåðàìè îêîí â îêèñëå êðåìíèÿ è çàçîðîâ
ìåæäó îêíàìè, à òàêæå ðàçìåðîì áîêîâîé äèôôóçèè ïîä îêèñåë. Ïîýòîìó ïðè
ïðîåêòèðîâàíèè òðàíçèñòîðà ñëåäóåò ó÷èòûâàòü, ÷òî ðàññòîÿíèå ìåæäó
áàçîâîé îáëàñòüþ è êîëëåêòîðíûì êîíòàêòîì äîëæíî áûòü çíà÷èòåëüíî áîëüøå
ñóììû ðàçìåðîâ áîêîâîé äèôôóçèè ð-áàçû è n+-îáëàñòè ïîä êîëëåêòîðíûì
êîíòàêòîì. Íàçíà÷åíèå ýòîé n+-îáëàñòè ñîñòîèò â îáåñïå÷åíèè íàäåæíîãî
ôîðìèðîâàíèÿ íåâûïðÿìëÿþùåãî êîíòàêòà àëþìèíèÿ ê ñëàáîëåãèðîâàííîé
n-îáëàñòè êîëëåêòîðà, ïîñêîëüêó àëþìèíèé ÿâëÿåòñÿ àêöåïòîðíîé ïðèìåñüþ â
êðåìíèè ñ ðàñòâîðèìîñòüþ ïîðÿäêà 1018 àòîìîâ/ñì3 ïðè òåìïåðàòóðå
ôîðìèðîâàíèÿ êîíòàêòà. Óðîâåíü æå ëåãèðîâàíèÿ ýïèòàêñèàëüíîãî n-ñëîÿ,
ñîñòàâëÿþùåãî òåëî êîëëåêòîðà, ðàâåí 1015—1016 àòîìîâ/ñì3. Êàê
îòìå÷àëîñü, îí äèêòóåòñÿ íåîáõîäèìîñòüþ óâåëè÷åíèÿ íàïðÿæåíèÿ ïðîáîÿ
ïåðåõîäà êîëëåêòîð-áàçà.
Ðàññòîÿíèÿ ìåæäó èçîëèðóþùåé ð-îáëàñòüþ è ýëåìåíòàìè òðàíçèñòîðà
îïðåäåëÿþòñÿ òàêæå ðàçìåðîì áîêîâîé äèôôóçèè. Îíè äîëæíû áûòü ïðèìåðíî
ðàâíû òîëùèíå ýïèòàêñèàëüíîãî ñëîÿ.
Ïðè áîëüøèõ òîêàõ ñóùåñòâåííóþ ðîëü èãðàåò ýôôåêò âûòåñíåíèÿ òîêà
ýìèòòåðà, êîòîðûé îáúÿñíÿåòñÿ äîñòàòî÷íî ïðîñòî. Íàïðÿæåíèå â ëþáîé
òî÷êå ýìèòòåðíîãî ïåðåõîäà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ðàçíîñòü âíåøíåãî
íàïðÿæåíèÿ è ïàäåíèÿ íàïðÿæåíèÿ â îáúåìå áàçû, ò. å. íàïðÿæåíèå â
öåíòðàëüíîé ÷àñòè ýìèòòåðà ìåíüøå íàïðÿæåíèÿ ó åãî êðàåâ, è âíåøíèå
îáëàñòè ýìèòòåðà ðàáîòàþò ïðè áîëüøèõ ïëîòíîñòÿõ òîêà ïî ñðàâíåíèþ ñ
âíóòðåííèìè. Ïîâûøåííàÿ ïëîòíîñòü òîêà ó êðàåâ ýìèòòåðà ïðèâîäèò ê
ïîâûøåííûì ðåêîìáèíàöèîííûì ïîòåðÿì íîñèòåëåé çàðÿäà â ýòèõ îáëàñòÿõ è ê
óìåíüøåíèþ êîýôôèöèåíòà óñèëåíèÿ òðàíçèñòîðà Â. Êîíñòðóêöèÿ ìîùíûõ
òðàíçèñòîðîâ äîëæíà îáåñïå÷èâàòü ìàêñèìàëüíîå îòíîøåíèå ïåðèìåòðà
ýìèòòåðà ê åãî ïëîùàäè. Íàïðèìåð, öåëåñîîáðàçíî èñïîëüçîâàòü óçêèå
ýìèòòåðû ñ áîëüøèì ïåðèìåòðîì.
1.2 ÈÍÒÅÃÐÀËÜÍÛÅ ÐÅÇÈÑÒÎÐÛ
Ðåçèñòîðû ÈÌÑ ôîðìèðóþò â ëþáîì èç äèôôóçèîííûõ ñëîåâ òðàíçèñòîðíîé
ñòðóêòóðû (ýìèòòåðíàÿ è áàçîâàÿ îáëàñòè), â ýïèòàêñèàëüíîì ñëîå
(êîëëåêòîðíàÿ îáëàñòü) ñ ïîìîùüþ èîííîãî ëåãèðîâàíèÿ.
Äèôôóçèîííûå ðåçèñòîðû (ÄÐ) èçãîòîâëÿþò îäíîâðåìåííî ñ áàçîâîé èëè
ýìèòòåðíîé îáëàñòüþ (ðèñ. 1.2, 1.3, 1.4). Ñîïðîòèâëåíèå ÄÐ ïðåäñòàâëÿåò
ñîáîé îáúåìíîå ñîïðîòèâëåíèå ó÷àñòêà äèôôóçèîííîãî ñëîÿ, îãðàíè÷åííîãî
ð-n-ïåðåõîäîì. Îíî îïðåäåëÿåòñÿ ãåîìåòðè÷åñêèìè ðàçìåðàìè ðåçèñòèâíîé
îáëàñòè è ðàñïðåäåëåíèåì ïðèìåñè ïî ãëóáèíå äèôôóçèîííîãî ñëîÿ, êîòîðîå,
â ñâîþ î÷åðåäü, õàðàêòåðèçóåòñÿ óäåëüíûì ïîâåðõíîñòíûì ñîïðîòèâëåíèåì
ðs. Çíà÷åíèå ðs ÿâëÿåòñÿ êîíñòðóêòèâíûì ïàðàìåòðîì ðåçèñòîðà, çàâèñÿùèì
îò òåõíîëîãè÷åñêèõ ôàêòîðîâ (ðåæèìà äèôôóçèè). Ïðè ñîçäàíèè ÈÌÑ
ïàðàìåòðû äèôôóçèîííûõ ñëîåâ îïòèìèçèðóþò ñ öåëüþ ïîëó÷åíèÿ íàèëó÷øèõ
õàðàêòåðèñòèê òðàíçèñòîðîâ òèïà n-p-n, ïîýòîìó ïàðàìåòðû ÄÐ óëó÷øàþò íå
âàðüèðîâàíèåì òåõíîëîãè÷åñêèõ ðåæèìîâ, à âûáîðîì êîíôèãóðàöèè è
ãåîìåòðè÷åñêèõ ðàçìåðîâ ðåçèñòîðà. Êîíôèãóðàöèè äèôôóçèîííûõ ðåçèñòîðîâ
äàíû íà ðèñ. 1.5. Íèçêîîìíûå (äåñÿòêè îì) ðåçèñòîðû (ðèñ. 1.5 à) èìåþò
ìàëîå îòíîøåíèå l/b. Ôîðìó è ðàçìåðû êîíòàêòîâ ê íèì âûáèðàþò òàêèìè,
÷òîáû ñîïðîòèâëåíèå ïðèêîíòàêòíûõ îáëàñòåé áûëî çíà÷èòåëüíî ìåíüøå
ñîïðîòèâëåíèÿ îñíîâíîé îáëàñòè ðåçèñòîðà. Ðåçèñòîðû ñ ñîïðîòèâëåíèåì îò
ñîòåí Îì äî åäèíèö êèëîÎì â ïëàíå èìåþò âèä, èçîáðàæåííûé íà ðèñ. 1.5,
á, â. Çäåñü äëèíà è øèðèíà ïðèêîíòàêòíîé îáëàñòè ðàâíû øèðèíå ðåçèñòîðà.
Òîïîëîãèþ, ïîêàçàííóþ íà ðèñ. 1.5, ã, ä, èñïîëüçóþò äëÿ ñîçäàíèÿ
âûñîêîîìíûõ ðåçèñòîðîâ (äî 20 êÎì). Ýòè ðåçèñòîðû èìåþò ñðàâíèòåëüíî
ìàëóþ øèðèíó, ðàçìåðû ïðèêîíòàêòíûõ îáëàñòåé îïðåäåëÿþòñÿ âîçìîæíîñòÿìè
òåõíîëîãèè ñîçäàíèÿ íàäåæíîãî êîíòàêòà ïðîâîäÿùèõ àëþìèíèåâûõ ïîëîñîê ñ
ïîëóïðîâîäíèêîâûì ìàòåðèàëîì. Åùå áîëåå âûñîêîîìíûå ðåçèñòîðû (äî 60
êÎì) èìåþò ôîðìó ìåàíäðà (ðèñ. 1.5, å) èëè èçãîòîâëÿþòñÿ â äîííîé ÷àñòè
áàçîâîé îáëàñòè (ïèí÷-ðåçèñòîðû, ðèñ. 1.5, æ). Äëèíà îäíîïîëîñêîâîãî
äèôôóçèîííîãî ðåçèñòîðà íå ìîæåò ïðåâûøàòü ðàçìåðîâ àêòèâíîé îáëàñòè
êðèñòàëëà (1-5 ìì), øèðèíà îãðàíè÷åíà ìèíèìàëüíîé øèðèíîé îêíà ïîä
äèôôóçèþ, îïðåäåëÿåìîé âîçìîæíîñòÿìè ôîòîëèòîãðàôèè (2,5-3 ìêì), è
áîêîâîé äèôôóçèåé (óõîä ïðèìåñè ïîä îêèñåë ðàâåí ïðèìåðíî ãëóáèíå
äèôôóçèîííîãî ð-n-ïåðîõîäà). Òèïè÷íûå çíà÷åíèÿ ñîïðîòèâëåíèÿ
äèôôóçèîííûõ ðåçèñòîðîâ, êîòîðûå ìîæíî ïîëó÷èòü ïðè äàííîì çíà÷åíèè ðs,
ëåæàò â äèàïàçîíå 4ðs
ñîïðîòèâëåíèÿìè ïðèêîíòàêòíûõ îáëàñòåé, âåðõíèé - äîïóñòèìîé ïëîùàäüþ,
îòâîäèìîé ïîä ðåçèñòîð.
Ðèñóíîê 1.2 - Êîíñòðóêöèÿ äèôôóçèîííîãî ðåçèñòîðà íà îñíîâå áàçîâîé
îáëàñòè
Ðèñóíîê 1.3 - Ïîïåðå÷íûé ðàçðåç ñòðóêòóðû äèôôóçèîííîãî ðåçèñòîðà íà
îñíîâå áàçîâîé îáëàñòè
Ìàêñèìàëüíîå ñîïðîòèâëåíèå ÄÐ íà îñíîâå áàçîâîé îáëàñòè ïðèáëèçèòåëüíî
ðàâíî 60 êÎì, åñëè ïëîùàäü, îòâåäåííàÿ ïîä ðåçèñòîð, íå î÷åíü âåëèêà (íå
áîëåå 15% îò ïëîùàäè êðèñòàëëà). Âîñïðîèçâîäèìîñòü íîìèíàëüíûõ çíà÷åíèé
ñîïðîòèâëåíèÿ îáû÷íî ñîñòàâëÿåò 15-20% è çàâèñèò îò øèðèíû ðåçèñòîðà.
Îòêëîíåíèÿ îò íîìèíàëîâ ñîïðîòèâëåíèé ðåçèñòîðîâ, ðàñïîëîæåííûõ íà îäíîì
êðèñòàëëå, çà ñ÷åò íåòî÷íîñòåé òåõíîëîãèè èìåþò îäèí è òîò æå çíàê,
ïîýòîìó îòíîøåíèå ñîïðîòèâëåíèé ñîõðàíÿåòñÿ ñ âûñîêèé òî÷íîñòüþ.
Àíàëîãè÷íî, òåìïåðàòóðíûé êîýôôèöèåíò îòíîøåíèÿ ñîïðîòèâëåíèé ìàë ïî
ñðàâíåíèþ ñ ÒÊR äëÿ îòäåëüíîãî ðåçèñòîðà [(1,5-3)10-4 1/°Ñ]. Ýòó
îñîáåííîñòü äèôôóçèîííûõ ðåçèñòîðîâ ó÷èòûâàþò ïðè ðàçðàáîòêå
ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ÈÌÑ.
Ðèñóíîê 1.4 - Êîíñòðóêöèÿ äèôôóçèîííîãî ðåçèñòîðà íà îñíîâå ýìèòòåðíîé
îáëàñòè
Ðèñóíîê 1 5 - Êîíôèãóðàöèè äèôôóçèîííûõ ðåçèñòîðîâ
Íà îñíîâå ýìèòòåðíîé îáëàñòè ôîðìèðóþòñÿ ðåçèñòîðû íåáîëüøèõ íîìèíàëîâ
[3—100 Îì ñ ÒÊR= (1-2)10-4 1/°Ñ], ïîñêîëüêó çíà÷åíèå ðs ýìèòòåðíîãî ñëîÿ
íåâåëèêî.
1.3 ÑÎÅÄÈÍÅÍÈß È ÊÎÍÒÀÊÒÍÛÅ ÏËÎÙÀÄÊÈ
Ñîåäèíåíèÿ
Ýëåìåíòû ÈÌÑ ýëåêòðè÷åñêè ñîåäèíåíû ìåæäó ñîáîé ñ ïîìîùüþ àëþìèíèåâîé
ðàçâîäêè òîëùèíîé äî 0,8 ìêì. Êîãäà â îäíîñëîéíîé ðàçâîäêå íå óäàåòñÿ
èçáåæàòü ïåðåñå÷åíèé, ïðèìåíÿþò äèôôóçèîííûå ïåðåìû÷êè (ðèñ. 1.6). Ðå÷ü
èäåò îá èçîëÿöèè äâóõ âçàèìíî ïåðïåíäèêóëÿðíûõ ïðîâîäíèêîâ, ïåðâûé èç
êîòîðûõ ðàçìåùåí ïîâåðõ çàùèòíîãî îêèñëà, âòîðîé "ïîäíûðèâàåò" ïîä íåãî
â âèäå ó÷àñòêà n+-ñëîÿ. Ýòîò ó÷àñòîê èìååò çàìåòíîå ñîïðîòèâëåíèå (3-5
Îì), âíîñèò äîïîëíèòåëüíóþ ïàðàçèòíóþ åìêîñòü è çàíèìàåò ñðàâíèòåëüíî
áîëüøóþ ïëîùàäü (äëÿ íåãî òðåáóåòñÿ îòäåëüíàÿ èçîëèðîâàííàÿ îáëàñòü),
ïîýòîìó äèôôóçèîííîé ïåðåìû÷êîé ïîëüçóþòñÿ â èñêëþ÷èòåëüíûõ ñëó÷àÿõ.
Äèôôóçèîííûå ïåðåìû÷êè íå ïðèìåíÿþò â öåïÿõ ïèòàíèÿ, â êîòîðûõ ïðîòåêàþò
äîñòàòî÷íî áîëüøèå òîêè.
Ðèñóíîê 1.6 - Êîíñòðóêöèÿ äèôôóçèîííîé ïåðåìû÷êè
Êîíòàêòíûå ïëîùàäêè
Êîíòàêòíûå ïëîùàäêè (ÊÏ), ðàñïîëàãàåìûå îáû÷íî ïî ïåðèôåðèè
ïîëóïðîâîäíèêîâîãî êðèñòàëëà ñëóæàò äëÿ ñîçäàíèÿ ñîåäèíåíèé
ïîëóïðîâîäíèêîâîé ñõåìû ñ âûâîäàìè êîðïóñà ñ ïîìîùüþ çîëîòûõ èëè
àëþìèíèåâûõ ïðîâîëî÷åê ìåòîäîì òåðìîêîìïðåññèè. Äëÿ ÊÏ èñïîëüçóþò òîò æå
ìàòåðèàë ÷òî è äëÿ ñîçäàíèÿ ðàçâîäêè (÷àùå âñåãî àëþìèíèé); ÊÏ ôîðìèðóþò
îäíîâðåìåííî ñ ñîçäàíèåì ðàçâîäêè. Äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ çàìûêàíèé ÊÏ íà
ïîäëîæêó â ñëó÷àå íàðóøåíèÿ öåëîñòíîñòè îêèñëà ïðè òåðìîêîìïðåññèè ïîä
êàæäîé ÊÏ ôîðìèðóþò èçîëèðîâàííóþ îáëàñòü (çà èñêëþ÷åíèåì ÊÏ,
ñîåäèíåííûõ ñ ïðîâîäíèêàìè èìåþùèìè êîíòàêò ñ ïîäëîæêîé). Êîíñòðóêöèÿ ÊÏ
ïðèâåäåíà íà ðèñ. 1.7
Ðèñóíîê 1.7 - Êîíñòðóêöèÿ ñîåäèíåíèé (à) è êîíòàêòíîé ïëîùàäêè (á) ÈÌÑ
1.4 ÔÈÃÓÐÛ ÑÎÂÌÅÙÅÍÈß
Ôèãóðû ñîâìåùåíèÿ ÿâëÿþòñÿ âñïîìîãàòåëüíûìè ýëåìåíòàìè ÈÌÑ, íåîáõîäèìûìè
äëÿ òî÷íîãî âûïîëíåíèÿ îïåðàöèè ñîâìåùåíèÿ ðèñóíêà ôîòîøàáëîíà ïðè
ôîòîëèòîãðàôèè ñ ðèñóíêîì ðàíåå ñîçäàííûõ ñëîåâ. ×èñëî ôèãóð ñîâìåùåíèÿ
íà åäèíèöó ìåíüøå ÷èñëà îïåðàöèé ôîòîëèòîãðàôèè, èñïîëüçîâàííûõ ïðè
èçãîòîâëåíèè ÈÌÑ (ðèñ. 1.9). Ôèãóðû ñîâìåùåíèÿ ìîãóò èìåòü ðàçëè÷íóþ
ôîðìó (ðèñ. 1.10, à-ä).
Ðèñóíîê 1.8 - Ôðàãìåíò òîïîëîãèè ÈÌÑ ñ ôèãóðàìè ñîâìåùåíèÿ
Ðèñóíîê 1.9 - Âàðèàíòû ôèãóð ñîâìåùåíèÿ:
à - òèïà «ëèíèÿ — ëèíèÿ» (ëèíèè êðåñòà íà øàáëîíå ñîâìåùàþòñÿ ñ ëèíèÿìè
êðåñòà íà êðèñòàëëå), á-ä - ñ êîíòðîëèðóåìûì çàçîðîì ìåæäó ëèíèÿìè ôèãóð
ñîâìåùåíèÿ íà øàáëîíå è íà êðèñòàëëå
1.5 ÈÇÎËßÖÈß ÝËÅÌÅÍÒÎÂ
Äëÿ íîðìàëüíîé ðàáîòû ÈÌÑ íåîáõîäèìî, ÷òîáû ýëåìåíòû èëè ãðóïïû
ýëåìåíòîâ áûëè ðàçìåùåíû â ýëåêòðè÷åñêè èçîëèðîâàííûõ äðóã îò äðóãà
îáëàñòÿõ. Ýòè îáëàñòè äîëæíû èìåòü ñëåäóþùèå ýëåêòðè÷ñêèå è ôèçè÷åñêèå
ñâîéñòâà: íàïðÿæåíèå ïðîáîÿ èçîëÿöèè áîëåå âûñîêîå, ÷åì íàïðÿæåíèå
ïèòàíèÿ ÈÌÑ; ìàëóþ ïàðàçèòíóþ åìêîñòü, íåáîëüøèå òîêè óòå÷êè, âûñîêóþ
òåïëîïðîâîäíîñòü, áëèçîñòü êîýôôèöèåíòà òåðìè÷åñêîãî ðàñøèðåíèÿ (ÊÒÐ)
èçîëèðóþùåé îáëàñòè ê ÊÒÐ êðåìíèÿ, áîëüøóþ ðàäèàöèîííóþ ñòîéêîñòü, ìàëóþ
ïëîùàäü, îòâîäèìóþ ïîä èçîëÿöèþ.
Èçîëÿöèÿ ñ ïîìîùüþ p-n-ïåðåõîäîâ
Ðèñóíîê 1.10 - Èçîëÿöèÿ äâóõ èíòåãðàëüíûõ òðàíçèñòîðîâ ñ ïîìîùüþ
ð-n-ïåðåõîäîâ
Äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ ëþáîãî ýëåìåíòà ïîëóïðîâîäíèêîâîé ÈÌÑ è ñîçäàíèÿ åå
êîíñòðóêöèè îáû÷íî äîñòàòî÷íî òðåõ p-n-ïåðåõîäîâ è ÷åòûðåõ ñëîåâ äâóõ
òèïîâ ýëåêòðîïðîâîäíîñòè. Èçîëÿöèÿ îáåñïå÷èâàåòñÿ ð-n-ïåðåõîäîì ìåæäó
ïîäëîæêîé è êîëëåêòîðíûìè îáëà-ñòÿìè ýëåìåíòîâ ÈÌÑ (ðèñ. 1.10). Ïðè
ïîäà÷å îòðèöàòåëüíîãî ïîòåíöèàëà íà ïîäëîæêó èçîëèðóþùèé ïåðåõîä,
ñìåùàåòñÿ â îáðàòíîì íàïðàâëåíèè è êàðìàíû n-òèïà, â êîòîðûõ ðàçìåùåíû
ýëåìåíòû ÈÌÑ, îêàçûâàþòñÿ îêðóæåííûìè ñî âñåõ ñòîðîí îáëàñòüþ ð-òèïà è
èçîëèðîâàííûìè äðóã îò äðóãà îáðàòíî ñìåùåíüûìè ð-n-ïåðåõîäàìè,
ñîïðîòèâëåíèå êîòîðûõ ïî ïîñòîÿííîìó òîêó âåëèêî. Õàðàêòåðèñòèêè
èçîëÿöèè ìîãóò óõóäøàòüñÿ çà ñ÷åò ïàðàçèòíûõ åìêîñòåé è òîêîâ óòå÷êè,
îñîáåííî ïðè ðàáîòå íà âûñîêèõ ÷àñòîòàõ è â òÿæåëûõ ýêñïëóàòàöèîííûõ
óñëîâèÿõ (ïîâûøåííûå òåìïåðàòóðû). Íåñìîòðÿ íà ýòî, ìåòîä äèîäíîé
èçîëÿöèè ÿâëÿåòñÿ ðàñïðîñòðàíåííûì.
Îïåðàöèÿ èçîëÿöèè ýëåìåíòîâ îñóùåñòâëÿåòñÿ ãðóïïîâûì ìåòîäîì,
îðãàíè÷åñêè ñî÷åòàåòñÿ ñ òåõíîëîãèåé èçãîòîâëåíèÿ ÈÌÑ â öåëîì è
ðåàëèçóåòñÿ ïðîâåäåíèåì ðàçäåëèòåëüíîé (èçîëèðóþùåé) äèôôóçèè íà âñþ
ãëóáèíó ýïèòàêñèàëüíîãî ñëîÿ.
Ýòà òåõíîëîãèÿ ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü íåîáõîäèìóþ. ñòåïåíü ëåãèðîâàíèÿ
êîëëåêòîðà è ïîäëîæêè íåçàâèñèìî äðóã îò äðóãà. Ïðè âûáîðå âûñîêîîìíîé
ïîäëîæêè è íå î÷åíü âûñîêîîìíîãî ýïèòàêñèàëüíîãî ñëîÿ (êîëëåêòîðà) ìîæíî
îáåñïå÷èòü îïòèìàëüíûå åìêîñòè ïåðåõîäà êîëëåêòîð-áàçà è åãî íàïðÿæåíèå
ïðîáîÿ. Íàëè÷èå ýïèòàêñèàëüíîãî ñëîÿ ïîçâîëÿåò òî÷íî ðåãóëèðîâàòü
òîëùèíó è ñîïðîòèâëåíèå êîëëåêòîðà, êîòîðîå, îäíàêî, îñòàåòñÿ äîñòàòî÷íî
âûñîêèì (70—100 Îì). Ñíèæåíèå ñîïðîòèâëåíèÿ êîëëåêòîðà äîñòèãàåòñÿ
ñîçäàíèåì ñêðûòîãî n+-ñëîÿ ïóòåì äèôôóçèè â p-ïîäëîæêó ïðèìåñè n-òèïà
ïåðåä íàðàùèâàíèåì ýïèòàêñèàëüíîãî ñëîÿ.
2 ÐÀÑ×ÅÒ ÒÎÏÎËÎÃÈÈ ÄÈÔÔÓÇÈÎÍÍÛÕ ÐÅÇÈÑÒÎÐÎÂ
Âñå ðåçèñòîðû èçãîòîâëåíû íà îñíîâå áàçîâîãî ñëîÿ, óäåëüíîå
ñîïðîòèâëåíèå êîòîðîãî Rs=70 Îì/êâ.
 ñõåìå èñïîëüçóþòñÿ ðåçèñòîðû äâóõ íîìèíàëîâ R=250 Îì è R=1 êÎì.
Øèðèíà ðåçèñòîðà b=5 ìêì (ñì. ðèñ. 2.1).
Äëèíà ðåçèñòîðà îïðåäåëÿåòñÿ ïî ôîðìóëå 2.1:
l=(R/Rs-2k)*b, (2.1)
ãäå k – ïîïðàâî÷íûé êîýôôèöèåíò, k=0,56
Ðåçóëüòàò: l=12 ìêì è l=65 ìêì äëÿ 250 Îì è 1 êÎì ñîîòâåòñòâåííî.
Ðèñóíîê 2.1 – Äèôôóçèîííûé ðåçèñòîð
3 ÐÀÇÐÀÁÎÒÊÀ ÒÎÏÎËÎÃÈÈ ÈÌÑ
Îñíîâîé äëÿ ðàçðàáîòêè òîïîëîãèè ïîëóïðîâîäíèêîâîé ÈÌÑ ÿâëÿþòñÿ
ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà (ðèñ. 3.1), òðåáîâàíèÿ ê ýëåêòðè÷åñêèì ïàðàìåòðàì è
ê ïàðàìåòðàì àêòèâíûõ è ïàññèâíûõ ýëåìåíòîâ,
êîíñòðóêòèâíî-òåõíîëîãè÷åñêèå òðåáîâàíèÿ è îãðàíè÷åíèÿ.
Ðèñóíîê 3.1 – Ýëåêòðè÷åñêàÿ ïðèíöèïèàëüíàÿ ñõåìà
Ðàçðàáîòêà ÷åðòåæà òîïîëîãèè âêëþ÷àåò â ñåáÿ òàêèå ýòàïû: âûáîð
êîíñòðóêöèè è ðàñ÷åò àêòèâíûõ è ïàññèâíûõ ýëåìåíòîâ ÈÌÑ; ðàçìåùåíèå
ýëåìåíòîâ íà ïîâåðõíîñòè è â îáúåìå ïîäëîæêè è ñîçäàíèå ðèñóíêà ðàçâîäêè
(êîììóòàöèè) ìåæäó ýëåìåíòàìè; ðàçðàáîòêó ïðåäâàðèòåëüíîãî âàðèàíòà
òîïîëîãèè, îöåíêó êà÷åñòâà òîïîëîãèè è åå îïòèìèçàöèþ; ðàçðàáîòêó
îêîí÷àòåëüíîãî âàðèàíòà òîïîëîãèè. Öåëüþ ðàáîòû êîíñòðóêòîðà ïðè
ðàçðàáîòêå òîïîëîãèè ÿâëÿåòñÿ ìèíèìèçàöèÿ ïëîùàäè êðèñòàëëà ÈÌÑ,
ìèíèìèçàöèÿ ñóììàðíîé äëèíû ðàçâîäêè è ÷èñëà ïåðåñå÷åíèé â íåé.
Âàæíåéøåé òåõíîëîãè÷åñêîé õàðàêòåðèñòèêîé, îïðåäåëÿþùåé ãîðèçîíòàëüíûå
ðàçìåðû îáëàñòåé òðàíçèñòîðîâ è äðóãèõ ýëåìåíòîâ ÈÌÑ, ÿâëÿåòñÿ
ìèíèìàëüíûé ãåîìåòðè÷åñêèé ðàçìåð, êîòîðûé ìîæåò áûòü óâåðåííî
ñôîðìèðîâàí ïðè çàäàííîì óðîâíå òåõíîëîãèè, íàïðèìåð: ìèíèìàëüíàÿ øèðèíà
îêíà â îêèñëå êðåìíèÿ, ìèíèìàëüíàÿ øèðèíà ïðîâîäíèêà, ìèíèìàëüíûé çàçîð
ìåæäó ïðîâîäíèêàìè, ìèíèìàëüíîå ðàññòîÿíèå ìåæäó êðàÿìè ýìèòòåðíîé è
áàçîâîé îáëàñòåé è ò. ä.
Ðèñóíîê 3.2 - Êîíñòðóêòèâíî-òåõíîëîãè÷åñêèå îãðàíè÷åíèÿ ïðè ðàçðàáîòêå
òîïîëîãèè ÈÌÑ íà áèïîëÿðíûõ òðàíçèñòîðàõ
Êîíñòðóêòèâíî-òåõíîëîãè÷åñêèå îãðàíè÷åíèÿ, êîòîðûå ó÷èòûâàþòñÿ ïðè
ðàçðàáîòêå òîïîëîãèè ÈÌÑ íà áèïîëÿðíûõ òðàíçèñòîðàõ, ïðèâåäåíû íà ðèñ.
3.2.
Ìèíèìàëüíî äîïóñòèìûå ðàçìåðû, ìêì
Øèðèíà ëèíèè ñêðàéáèðîâàíèÿ ñëîÿ 60
Ðàññòîÿíèå îò öåíòðà ñêðàéáèðóþùåé ïîëîñû äî êðàÿ ñëîÿ ìåòàëëèçàöèè èëè
äî êðàÿ äèôôóçèîííîé îáëàñòè 50 - 100
Ðàçìåð êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê äëÿ òåðìîêîìïðåññèîííîé ïðèâàðêè ïðîâîäíèêîâ,
d1 100 x 100
Ðàññòîÿíèå ìåæäó êîíòàêòíûìè ïëîùàäêàìè, d2 70
Ðàçìåð êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê òåñòîâûõ ýëåìåíòîâ ðàáî÷åé ñõåìû 50Õ50
Øèðèíà ïðîâîäíèêà d3:
ïðè äëèíå <50 ìêì 4
ïðè äëèíå >50 ìêì 5
Ðàññòîÿíèå ìåæäó ïðîâîäíèêàìè d4
ïðè äëèíå < 50 ìêì 3
ïðè äëèíå >50 ìêì 4
Øèðèíà îáëàñòè ðàçäåëèòåëüíîé äèôôóçèè d5 4
Ðàññòîÿíèå îò áàçû äî îáëàñòè ðàçäåëèòåëüíîé äèôôóçèè d6 10
Ðàññòîÿíèå ìåæäó êðàåì îáëàñòè ïîäëåãèðîâàíèÿ êîëëåêòîðíîãî êîíòàêòà è
êðàåì ðàçäåëèòåëüíîé îáëàñòè d7 10
Ðàññòîÿíèå ìåæäó êðàåì ðàçäåëèòåëüíîé îáëàñòè è êðàåì ñêðûòîãî n+-ñëîÿ,
d8 10
Ðàññòîÿíèå ìåæäó êðàåì êîíòàêòíîãî îêíà â îêèñëå ê êîëëåêòîðó è êðàåì
áàçû, d9 7
Ðàññòîÿíèå ìåæäó êðàåì êîíòàêòíîãî îêíà â îêèñëå ê áàçå è êðàåì áàçû ,
d10 3
Ðàññòîÿíèå ìåæäó ýìèòòåðíîé è áàçîâîé îáëàñòÿìè, d11 3
Ðàññòîÿíèå ìåæäó êðàåì êîíòàêòíîãî îêíà â îêèñëå ê ýìèòòåðó è êðàåì
ýìèòòåðà, d12 3
Ðàññòîÿíèå ìåæäó êîíòàêòíûì îêíîì ê áàçå è ýìèòòåðîì, d13 4
Ðàññòîÿíèå ìåæäó áàçîâûìè îáëàñòÿìè, ñôîðìèðîâàííûìè â îäíîì êîëëåêòîðå
9
Ðàññòîÿíèå ìåæäó ýìèòòåðíûìè îáëàñòÿìè, ñôîðìèðîâàííûìè â îäíîé áàçå 6
Ðàññòîÿíèå ìåæäó êîíòàêòíûì îêíîì ê êîëëåêòîðó è îáëàñòüþ ðàçäåëèòåëüíîé
äèôôóçèè, d14 10
Ðàçìåðû êîíòàêòíîãî îêíà ê áàçå , d15 4 õ 6
Ðàçìåðû êîíòàêòíîãî îêíà ê ýìèòòåðó, d16 4 õ 4 èëè
3õ5
Øèðèíà îáëàñòè ïîäëåãèðîâàíèÿ n+-ñëîÿ â êîëëåêòîðå , d17 8
Øèðèíà êîíòàêòíîãî îêíà ê êîëëåêòîðó, d18 4
Øèðèíà ðåçèñòîðà, d19 5
Ðàçìåðû îêíà âñêðûòèÿ â îêèñëå 2,5 x 2,5
Ïåðåêðûòèå ìåòàëëèçàöèåé êîíòàêòíûõ îêîí â îêèñëå ê ýëåìåíòàì ÈÌÑ, d20 2
Ðàññòîÿíèå îò êðàÿ êîíòàêòíîãî îêíà ê ðàçäåëèòåëüíûì îáëàñòÿì äëÿ ïîäà÷è
ñìåùåíèÿ äî êðàÿ îáëàñòè ðàçäåëåíèÿ, d21 6
Ðàññòîÿíèå îò êðàÿ êîíòàêòíîãî îêíà ê èçîëèðîâàííûì îáëàñòÿì n-òèïà äëÿ
ïîäà÷è ñìåùåíèÿ äî êðàÿ îáëàñòè ðàçäåëåíèÿ, d22 6
Øèðèíà äèôôóçèîííîé ïåðåìû÷êè 3
Ðàçìåð îêíà â ïàññèâèðóþùåì îêèñëå, d23 100 õ 100
Ðàññòèÿíèå îò êðàÿ îêíà â ïàññèâàöèè äî êðàÿ êîíòàêòíîé ïëîùàäêè, d24 6
Ðàññòîÿíèå ìåæäó ñîñåäíèìè ðåçèñòîðàìè, d25 7
Ðàññòîÿíèå ìåæäó äèôôóçèîííûìè è èîííî-ëåãèðîâàííûìè ðåçèñòîðàìè 4
Ðàññòîÿíèå ìåæäó êîíòàêòíîé ïëîùàäêîé è ïðîâîäÿùåé äîðîæêîé, d26 20
Øèðèíà ñêðûòîãî n+-ñëîÿ 4
Ðàññòîÿíèå ìåæäó êîíòàêòíûìè ïëîùàäêàìè òåñòîâûõ ýëåìåíòîâ 40
Ñëåäóåò îáðàùàòü îñîáîå âíèìàíèå íà ðàçìåðû òîïîëîãè÷åñêèõ çàçîðîâ, òàê
êàê ïðè íåîïðàâäàííî ìàëûõ èõ çíà÷åíèÿõ ÈÌÑ èëè íå áóäåò
ôóíêöèîíèðîâàòü, èç-çà ïåðåêðûòèÿ îáëàñòåé ñòðóêòóðû (íàïðèìåð, áàçîâîé
îáëàñòè è îáëàñòè ðàçäåëèòåëüíîé äèôôóçèè), èëè áóäåò èìåòü èñêàæåííûå
ïàðàìåòðû çà ñ÷åò óñèëåíèÿ ïàðàçèòíûõ ñâÿçåé ìåæäó ýëåìåíòàìè. Ñ äðóãîé
ñòîðîíû, çàâûøåíèå ðàçìåðîâ òîïîëîãè÷åñêèõ çàçîðîâ ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ
ïëîùàäè êðèñòàëëà
Ñóùíîñòü ðàáîòû ïî ñîçäàíèþ òîïîëîãèè ÈÌÑ ñâîäèòñÿ ê íàõîæäåíèþ òàêîãî
îïòèìàëüíîãî âàðèàíòà ðàñïîëîæåíèÿ ýëåìåíòîâ ñõåìû, ïðè êîòîðîì
îáåñïå÷èâàþòñÿ âûñîêèå ïîêàçàòåëè ýôôåêòèâíîñòè ïðîèçâîäñòâà è êà÷åñòâà
ÈÌÑ: íèçêèé óðîâåíü áðàêîâàííûõ èçäåëèé, íèçêàÿ ñòîèìîñòü,
ìàòåðèàëîåìêîñòü, âûñîêàÿ íàäåæíîñòü, ñîîòâåòñòâèå ïîëó÷àåìûõ
ýëåêòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ çàäàííûì.
Ê ðàçðàáîòêå òîïîëîãèè ïðèñòóïàþò ïîñëå òîãî, êàê êîëè÷åñòâî, òèïû è
ãåîìåòðè÷åñêàÿ ôîðìà ýëåìåíòîâ ÈÌÑ îïðåäåëåíû.
Êîëè÷åñòâî è ðàçìåðû èçîëèðîâàííûõ îáëàñòåé îêàçûâàþò ñóùåñòâåííîå
âëèÿíèå íà õàðàêòåðèñòèêè ÈÌÑ, ïîýòîìó:
1) ñóììàðíàÿ ïëîùàäü èçîëèðóþùèõ p-n-ïåðåõîäîâ äîëæíà áûòü ìèíèìàëüíîé,
òàê êàê èõ åìêîñòü ÿâëÿåòñÿ ïàðàçèòíîé. Ìèíèìàëüíûå ðàçìåðû
èçîëèðîâàííîé îáëàñòè îïðåäåëÿþòñÿ ãåîìåòðè÷åñêèìè ðàçìåðàìè íàõîäÿùèõñÿ
â íåé ýëåìåíòîâ è çàçîðàìè, êîòîðûå íåîáõîäèìî âûäåðæèâàòü ìåæäó êðàåì
èçîëèðîâàííîé îáëàñòè è ýëåìåíòàìè è ìåæäó ñàìèìè ýëåìåíòàìè,
ðàçìåùåííûìè â îäíîé èçîëèðîâàííîé îáëàñòè;
2) ê èçîëèðóþùèì ð-n-ïåðåõîäàì âñåãäà äîëæíî áûòü ïðèëîæåíî íàïðÿæåíèå
îáðàòíîãî ñìåùåíèÿ, ÷òî ïðàêòè÷åñêè îñóùåñòâëÿåòñÿ ïîäñîåäèíåíèåì
ïîäëîæêè p-òèïà, èëè îáëàñòè ðàçäåëèòåëüíîé äèôôóçèè p-òèïà, ê òî÷êå
ñõåìû ñ íàèáîëåå îòðèöàòåëüíûì ïîòåíöèàëîì. Ïðè ýòîì ñóììàðíîå îáðàòíîå
íàïðÿæåíèå, ïðèëîæåííîå ê èçîëèðóþùåìó ïåðåõîäó íå äîëæíî ïðåâûøàòü
íàïðÿæåíèÿ ïðîáîÿ;
3) äèôôóçèîííûå ðåçèñòîðû, ôîðìèðóåìûå íà îñíîâå áàçîâîãî ñëîÿ, ìîæíî
ðàñïîëàãàòü â îäíîé èçîëèðîâàííîé îáëàñòè, êîòîðàÿ ïîäêëþ÷àåòñÿ ê òî÷êå
ñõåìû ñ íàèáîëüøèì ïîëîæèòåëüíûì ïîòåíöèàëîì. Îáû÷íî òàêîé òî÷êîé
ÿâëÿåòñÿ êîíòàêòíàÿ ïëîùàäêà ÈÌÑ, íà êîòîðóþ ïîäàåòñÿ íàïðÿæåíèå
ñìåùåíèÿ îò êîëëåêòîðíîãî èñòî÷íèêà ïèòàíèÿ;
4) ðåçèñòîðû íà îñíîâå ýìèòòåðíîãî è êîëëåêòîðíîãî ñëîåâ ñëåäóåò
ðàñïîëàãàòü â îòäåëüíûõ èçîëèðîâàííûõ îáëàñòÿõ;
5) òðàíçèñòîðû òèïà ï-ð-ï, êîëëåêòîðû êîòîðûõ ïîäñîåäèíåíû
íåïîñðåäñòâåííî ê èñòî÷íèêó ïèòàíèÿ, öåëåñîîáðàçíî ðàçìåùàòü â îäíîé
èçîëèðîâàííîé îáëàñòè âìåñòå ñ ðåçèñòîðàìè;
6) òðàíçèñòîðû òèïà ï-ð-ï, êîòîðûå âêëþ÷åíû ïî ñõåìå ñ îáùèì
êîëëåêòîðîì, ìîæíî ðàñïîëàãàòü â îäíîé èçîëèðîâàííîé îáëàñòè;
7) âñå äðóãèå òðàíçèñòîðû, êðîìå óïîìÿíóòûõ â ï. 5 è 6 íåîáõîäèìî
ðàñïîëàãàòü â îòäåëüíûõ èçîëèðîâàííûõ îáëàñòÿõ, ò. å. âñå êîëëåêòîðíûå
îáëàñòè, èìåþùèå ðàçëè÷íûå ïîòåíöèàëû, äîëæíû áûòü èçîëèðîâàíû;
8) äëÿ óìåíüøåíèÿ ïàðàçèòíîé åìêîñòè ìåæäó êîíòàêòíûìè ïëîùàäêàìè è
ïîäëîæêîé, à òàêæå äëÿ çàùèòû îò êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ â ñëó÷àå íàðóøåíèÿ
öåëîñòíîñòè ïëåíêè îêèñëà ïîä íèìè ïðè ïðèâàðêå ïðîâîëî÷íûõ âûâîäîâ ïîä
êàæäîé êîíòàêòíîé ïëîùàäêîé ñîçäàþò èçîëèðîâàííóþ îáëàñòü, çà
èñêëþ÷åíèåì êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê ñ íàèáîëåå îòðèöàòåëüíûì ïîòåíöèàëîì;
9) êîëè÷åñòâî èçîëèðîâàííûõ îáëàñòåé äëÿ äèîäîâ ìîæåò ñèëüíî èçìåíÿòüñÿ
â çàâèñèìîñòè îò òèïà äèîäîâ è ñïîñîáîâ èõ âêëþ÷åíèÿ. Åñëè â êà÷åñòâå
äèîäîâ èñïîëüçóþòñÿ ïåðåõîäû áàçà-êîëëåêòîð, òî äëÿ êàæäîãî äèîäà
òðåáóåòñÿ îòäåëüíàÿ èçîëèðîâàííàÿ îáëàñòü, òàê êàê êàæäûé êàòîä
(êîëëåêòîðíàÿ îáëàñòü n-òèïà) äîëæåí èìåòü îòäåëüíûé âûâîä.
10) äëÿ äèôôóçèîííûõ êîíäåíñàòîðîâ òðåáóþòñÿ îòäåëüíûå èçîëèðîâàííûå
îáëàñòè. Èñêëþ÷åíèå ñîñòàâëÿþò ñëó÷àè, êîãäà îäèí èç âûâîäîâ
êîíäåíñàòîðà ÿâëÿåòñÿ îáùèì ñ äðóãîé èçîëèðîâàííîé îáëàñòüþ;
11) äëÿ äèôôóçèîííûõ ïåðåìû÷åê âñåãäà òðåáóþòñÿ îòäåëüíûå è
èçîëèðîâàííûå îáëàñòè.
Ïîñëå îïðåäåëåíèÿ êîëè÷åñòâà èçîëèðîâàííûõ îáëàñòåé ïðîâîäèòñÿ èõ
ðàçìåùåíèå â íóæíîì ïîðÿäêå, ðàçìåùåíèå ýëåìåíòîâ, ñîåäèíåíèå ýëåìåíòîâ
ìåæäó ñîáîé è ñ êîíòàêòíûìè ïëîùàäêàìè. Ïðè ýòîì ñîáëþäàþòñÿ ñëåäóþùèå
ïðàâèëà:
1) ïðè ðàçìåùåíèè ýëåìåíòîâ ÈÌÑ è âûïîëíåíèè çàçîðîâ ìåæäó íèìè
íåîáõîäèìî ñòðîãî âûïîëíÿòü îãðàíè÷åíèÿ (ñì. ðèñ. 3.1), ñîîòâåòñòâóþùèå
òèïîâîìó òåõíîëîãè÷åñêîìó ïðîöåññó;
2) ðåçèñòîðû, ó êîòîðûõ íóæíî òî÷íî âûäåðæèâàòü îòíîøåíèå íîìèíàëîâ,
äîëæíû èìåòü îäèíàêîâóþ øèðèíó è êîíôèãóðàöèþ è ðàñïîëàãàòüñÿ ðÿäîì äðóã
ñ äðóãîì. Ýòî îòíîñèòñÿ è ê äðóãèì ýëåìåíòàì ÈÌÑ, ó êîòîðûõ òðåáóåòñÿ
îáåñïå÷èòü òî÷íîå ñîîòíîøåíèå èõ õàðàêòåðèñòèê;
3) ðåçèñòîðû ñ áîëüøîé ìîùíîñòüþ íå ñëåäóåò ðàñïîëàãàòü âáëèçè àêòèâíûõ
ýëåìåíòîâ;
4) äèôôóçèîííûå ðåçèñòîðû ìîæíî ïåðåñåêàòü ïðîâîäÿùåé äîðîæêîé ïîâåðõ
ñëîÿ îêèñëà êðåìíèÿ;
5) ôîðìà è ìåñòî ðàñïîëîæåíèÿ êîíäåíñàòîðîâ íå ÿâëÿþòñÿ êðèòè÷íûìè;
6) ñîåäèíåíèÿ, èñïîëüçóåìûå äëÿ ââîäà ïèòàíèÿ, çàçåìëåíèÿ, âõîäíîé è
âûõîäíîé âûâîäû, íåîáõîäèìî âûïîëíÿòü â âèäå øèðîêèõ è êîðîòêèõ ïîëîñîê,
÷òî óìåíüøàåò ïàðàçèòíûå ñîïðîòèâëåíèÿ;
7) äëÿ óëó÷øåíèÿ ðàçâÿçêè ìåæäó èçîëèðîâàííûìè îáëàñòÿìè êîíòàêò ê
ïîäëîæêå ñëåäóåò ðàñïîëàãàòü ðÿäîì ñ ìîùíûì òðàíçèñòîðîì èëè êàê ìîæíî
áëèæå ê âõîäó èëè âûõîäó ñõåìû;
8) ÷èñëî âíåøíèõ âûâîäîâ â ñõåìå, à òàêæå ïîðÿäîê ðàñïîëîæåíèÿ è
îáîçíà÷åíèÿ êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê âûâîäîâ ÈÌÑ íà êðèñòàëëå äîëæíû
ñîîòâåòñòâîâàòü âûâîäàì êîðïóñà;
9) êîììóòàöèÿ â ÈÌÑ äîëæíà èìåòü ìèíèìàëüíîå êîëè÷åñòâî ïåðåñå÷åíèé è
ìèíèìàëüíóþ äëèíó ïðîâîäÿùèõ äîðîæåê. Åñëè ïîëíîñòüþ èçáåæàòü
ïåðåñå÷åíèé íå óäàåòñÿ, èõ ìîæíî îñóùåñòâèòü, èñïîëüçóÿ îáêëàäêè
êîíäåíñàòîðîâ, ôîðìèðóÿ äîïîëíèòåëüíûå êîíòàêòû ê êîëëåêòîðíûì îáëàñòÿì
òðàíçèñòîðîâ, ïðèìåíÿÿ äèôôóçèîííûå ïåðåìû÷êè è, íàêîíåö, ñîçäàâàÿ
äîïîëíèòåëüíûé ñëîé èçîëÿöèè ìåæäó ïåðåñåêàþùèìèñÿ ïðîâîäíèêàìè;
10) ïåðâóþ êîíòàêòíóþ ïëîùàäêó ðàñïîëàãàþò â íèæíåì ëåâîì óãëó êðèñòàëëà
è îòëè÷àþò îò îñòàëüíûõ ïî åå ïîëîæåíèþ îòíîñèòåëüíî ôèãóð ñîâìåùåíèÿ
èëè çàðàíåå îãîâîðåííûõ ýëåìåíòîâ òîïîëîãèè. Íóìåðàöèþ îñòàëüíûõ
êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê ïðîâîäÿò ïðîòèâ ÷àñîâîé ñòðåëêè. Êîíòàêòíûå ïëîùàäêè
ðàñïîëàãàþò â çàâèñèìîñòè îò òèïà âûáðàííîãî êîðïóñà ïî ïåðèìåòðó
êðèñòàëëà èëè ïî äâóì ïðîòèâîïîëîæíûì åãî ñòîðîíàì;
11) ôèãóðû ñîâìåùåíèÿ ðàñïîëàãàþò îäíîé-äâóìÿ ãðóïïàìè â ëþáîì ñâîáîäíîì
ìåñòå êðèñòàëëà;
12) ïðè ðàçðàáîòêå àíàëîãîâûõ ÈÌÑ ýëåìåíòû âõîäíûõ äèôôåðåíöèàëüíûõ
êàñêàäîâ äîëæíû èìåòü îäèíàêîâóþ òîïîëîãèþ è áûòü îäèíàêîâî
îðèåíòèðîâàííûìè â ïëîñêîñòè êðèñòàëëà; äëÿ óìåíüøåíèÿ òåïëîâîé ñâÿçè
âõîäíûå è âûõîäíûå êàñêàäû äîëæíû áûòü ìàêñèìàëüíî óäàëåíû; äëÿ
óìåíüøåíèÿ âûñîêî÷àñòîòíîé ñâÿçè ÷åðåç ïîäëîæêó êîíòàêò ê íåé ñëåäóåò
îñóùåñòâëÿòü â äâóõ òî÷êàõ - âáëèçè âõîäíûõ è âûõîäíûõ êàñêàäîâ.
Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðàçðàáîòêè ýñêèçà òîïîëîãèè, ïðèíöèïèàëüíàÿ
ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà ñ ñàìîãî íà÷àëà âû÷åð÷èâàåòñÿ òàê, ÷òîáû åå âûâîäû
áûëè ðàñïîëîæåíû â íåîáõîäèìîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè. Êàæäàÿ ëèíèÿ,
ïåðåñåêàþùàÿ ðåçèñòîð íà ïðèíöèïèàëüíîé ýëåêòðè÷åñêîé ñõåìå, áóäåò
ñîîòâåòñòâîâàòü ìåòàëëèçèðîâàííîé äîðîæêå, ïåðåñåêàþùåé äèôôóçèîííûé
ðåçèñòîð ïî îêèñëó íà òîïîëîãè÷åñêîé ñõåìå.
Íà ýòàïå ýñêèçíîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ òîïîëîãèè íåîáõîäèìî ïðåäóñìîòðåòü
ðåøåíèå ñëåäóþùèõ çàäà÷: ðàñïîëîæèòü êàê ìîæíî áîëüøåå ÷èñëî ðåçèñòîðîâ
â îäíîé èçîëèðîâàííîé îáëàñòè; ïîäàòü íàèáîëüøèé ïîòåíöèàë íà
èçîëèðîâàííóþ îáëàñòü, ãäå ðàçìåùåíû ðåçèñòîðû; ïîäàòü íàèáîëåå
îòðèöàòåëüíûé ïîòåíöèàë íà ïîäëîæêó âáëèçè ìîùíîãî òðàíçèñòîðà âûõîäíîãî
êàñêàäà, ðàññðåäîòî÷èòü ýëåìåíòû, íà êîòîðûõ ðàññåèâàþòñÿ áîëüøèå
ìîùíîñòè; ðàñïîëîæèòü ýëåìåíòû ñ íàèìåíüøèìè ðàçìåðàìè è ñ íàèìåíüøèìè
çàïàñàìè íà ñîâìåùåíèå â öåíòðå ýñêèçà òîïîëîãèè; ñîêðàòèòü ÷èñëî
èçîëèðîâàííûõ îáëàñòåé è óìåíüøèòü ïåðèìåòð êàæäîé èçîëèðîâàííîé
îáëàñòè.
 ñëó÷àå åñëè ïðèíöèïèàëüíàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ ñõåìà ñîäåðæèò îáîñîáëåííûå
ãðóïïû èëè ïåðèîäè÷åñêè ïîâòîðÿþùèåñÿ ãðóïïû ýëåìåíòîâ, îáúåäèíåííûõ â
îäíî öåëîå ñ òî÷êè çðåíèÿ âûïîëíÿåìûõ èìè ôóíêöèé, ðàçðàáîòêó
ðåêîìåíäóåòñÿ íà÷èíàòü ñ ñîñòàâëåíèÿ ýñêèçîâ òîïîëîãèè äëÿ îòäåëüíûõ
ãðóïï ýëåìåíòîâ, çàòåì îáúåäèíèòü ýòè ýñêèçû â îäèí, ñîîòâåòñòâóþùèé
âñåé ñõåìå.
Íà îñíîâå ýñêèçà ðàçðàáàòûâàåòñÿ ïðåäâàðèòåëüíûé âàðèàíò òîïîëîãèè,
êîòîðûé âû÷åð÷èâàåòñÿ íà ìèëëèìåòðîâîé áóìàãå â âûáðàííîì ìàñøòàáå,
îáû÷íî 100:1 èëè 200:1 (âûáèðàþòñÿ ìàñøòàáû, êðàòíûå 100). Òîïîëîãèÿ
ïðîåêòèðóåòñÿ â ïðÿìîóãîëüíîé ñèñòåìå êîîðäèíàò. Êàæäûé ýëåìåíò
òîïîëîãèè ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé çàìêíóòóþ ôèãóðó ñî ñòîðîíàìè, ñîñòîÿùèìè
èç îòðåçêîâ ïðÿìûõ ëèíèé, ïàðàëëåëüíûõ îñÿì êîîðäèíàò. Ïðèäàíèå
ýëåìåíòàì ôîðì â âèäå îòðåçêîâ ïðÿìûõ ëèíèé, íå ïàðàëëåëüíûõ îñÿì
êîîðäèíàò, äîïóñòèìî òîëüêî â òåõ ñëó÷àÿõ, êîãäà ýòî ïðèâîäèò ê
çíà÷èòåëüíîìó óïðîùåíèþ ôîðìû ýëåìåíòà. Íàïðèìåð, åñëè ôîðìà ýëåìåíòà
ñîñòîèò èç ëîìàíûõ ïðÿìûõ, ñîñòàâëåííûõ â âèäå ñòóïåíåê ñ ìåëêèì øàãîì,
ðåêîìåíäóåòñÿ çàìåíèòü èõ îäíîé ïðÿìîé ëèíèåé. Êîîðäèíàòû âñåõ òî÷åê,
ðàñïîëîæåííûõ â âåðøèíàõ óãëîâ ëîìàíûõ ëèíèé, äîëæíû áûòü êðàòíû øàãó
êîîðäèíàòíîé ñåòêè.
Ïðè âû÷åð÷èâàíèè ÷åðòåæà òîïîëîãèè íà ìèëëèìåòðîâîé áóìàãå ïðèíèìàåòñÿ
ìèíèìàëüíûé øàã êîîðäèíàòíîé ñåòêè, ðàâíûé 0,5 ìì. Ìîæíî âûáðàòü äðóãîé
øàã, íî îí äîëæåí áûòü êðàòíûì ìèíèìàëüíîìó. Äåéñòâèòåëüíûé (íà
êðèñòàëëå) ðàçìåð øàãà êîîðäèíàòíîé ñåòêè çàâèñèò îò âûáðàííîãî ìàñøòàáà
òîïîëîãèè.
Ïðè âû÷åð÷èâàíèè îáùåãî âèäà òîïîëîãèè ðåêîìåíäóåòñÿ èñïîëüçîâàòü ëèíèè
ðàçíîãî öâåòà äëÿ ðàçëè÷íûõ ñëîåâ ÈÌÑ: ýìèòòåðíîãî - ÷åðíûé, áàçîâîãî —
êðàñíûé, ðàçäåëèòåëüíîãî êîëëåêòîðíîãî — çåëåíûé, âåðòèêàëüíîãî — ÷åðíûé
ïóíêòèðíûé, ñêðûòîãî — çåëåíûé ïóíêòèðíûé, ìåòàëëèçàöèè — æåëòûé, îêíà â
îêèñëå äëÿ êîíòàêòà ê ýëåìåíòàì — ñèíèé ïóíêòèðíûé, îêíà â ïàññèâèðóþùåì
(çàùèòíîì) îêèñëå — ñèíèé ñïëîøíîé.
 ïðîöåññå âû÷åð÷èâàíèÿ òîïîëîãèè äëÿ ïîëó÷åíèÿ îïòèìàëüíîé êîìïîíîâêè
âîçìîæíî èçìåíåíèå ãåîìåòðèè ïàññèâíûõ ýëåìåíòîâ, íàïðèìåð
ïðîïîðöèîíàëüíîå óâåëè÷åíèå äëèíû è øèðèíû ðåçèñòîðîâ èëè èõ
ìíîãîêðàòíûé èçãèá, ïîçâîëÿþùèå ïðîâåñòè íàä ðåçèñòîðîì ïîëîñêè
ìåòàëëè÷åñêîé ðàçâîäêè èëè ïîëó÷èòü áîëåå ïëîòíóþ óïàêîâêó ýëåìåíòîâ.
Ïðè èçìåíåíèè ôîðìû ïàññèâíûõ ýëåìåíòîâ â ïðîöåññå èõ ðàçìåùåíèÿ
ïðîâîäÿòñÿ êîððåêòèðîâî÷íûå ðàñ÷åòû. Ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ñëîÿ
ìåòàëëèçàöèè ðàçìåðû êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê è ïðîâîäíèêîâ ñëåäóåò áðàòü
ìèíèìàëüíî äîïóñòèìûìè, à ðàññòîÿíèÿ ìåæäó íèìè — ìàêñèìàëüíî
âîçìîæíûìè.
Ïîñëå âûáîðà ðàñïîëîæåíèÿ ýëåìåíòîâ è êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê, ñîçäàíèÿ
ðèñóíêà ðàçâîäêè íåîáõîäèìî ðàçìåñòèòü íà òîïîëîãèè ôèãóðû ñîâìåùåíèÿ,
òåñòîâûå ýëåìåíòû (òðàíçèñòîðû, ðåçèñòîðû è ò. ä.—ïðèáîðû,
ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ çàìåðà ýëåêòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ îòäåëüíûõ ýëåìåíòîâ
ñõåìû), ðåïåðíûå çíàêè. Ôèãóðû ñîâìåùåíèÿ ìîãóò èìåòü ëþáóþ ôîðìó èç
ïðèâåäåííûõ íà ðèñ. 1. (÷àùå âñåãî êâàäðàò èëè êðåñò). Ïðè÷åì íà êàæäîì
ôîòîøàáëîíå, êðîìå ïåðâîãî è ïîñëåäíåãî, èìåþòñÿ äâå ôèãóðû,
ðàñïîëîæåííûå ðÿäîì äðóã ñ äðóãîì. Ìåíüøàÿ ôèãóðà ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ
ñîâìåùåíèÿ ñ ïðåäûäóùåé òåõíîëîãè÷åñêîé îïåðàöèåé, à áîëüøàÿ — ñ
ïîñëåäóþùåé. Íà ïåðâîì ôîòîøàáëîíå ðàñïîëîæåíà òîëüêî áîëüøàÿ ôèãóðà, à
íà ïîñëåäíåì — òîëüêî ìåíüøàÿ.
Ïðè ðàçðàáîòêå òîïîëîãèè âàæíî ïîëó÷èòü ìèíèìàëüíóþ ïëîùàäü êðèñòàëëà
ÈÌÑ. Ýòî ïîçâîëÿåò óâåëè÷èòü ïðîèçâîäèòåëüíîñòü, ñíèçèòü
ìàòåðèàëîåìêîñòü è ïîâûñèòü âûõîä ãîäíûõ ÈÌÑ, ïîñêîëüêó íà îäíîé
ïîëóïðîâîäíèêîâîé ïëàñòèíå ìîæíî ðàçìåñòèòü áîëüøåå ÷èñëî êðèñòàëëîâ è
óìåíüøèòü âåðîÿòíîñòü ïîïàäàíèÿ äåôåêòîâ, ïðèõîäÿùèõñÿ íà êðèñòàëë. Ïðè
ðàçìåðàõ ñòîðîíû êðèñòàëëà äî 1 ìì åå âåëè÷èíó âûáèðàþò êðàòíîé 0,05 ìì,
à ïðè ðàçìåðàõ ñòîðîíû êðèñòàëëà 1—2 ìì —êðàòíîé 0,1 ìì.
Äëÿ ëþáîé ïðèíöèïèàëüíîé ýëåêòðè÷åñêîé ñõåìû ìîæíî ïîëó÷èòü ìíîãî
ïðèåìëåìûõ ïðåäâàðèòåëüíûõ âàðèàíòîâ òîïîëîãèè, óäîâëåòâîðÿþùèõ
ýëåêòðè÷åñêèì, òåõíîëîãè÷åñêèì è êîíñòðóêòèâíûì òðåáîâàíèÿì. Ëþáîé
ïðåäâàðèòåëüíûé âàðèàíò ïîäëåæèò äàëüíåéøåé äîðàáîòêå.
Åñëè ïîñëå óïëîòíåííîãî ðàçìåùåíèÿ âñåõ ýëåìåíòîâ íà êðèñòàëëå
âûáðàííîãî ðàçìåðà îñòàëàñü íåçàíÿòàÿ ïëîùàäü, ðåêîìåíäóåòñÿ ïåðåéòè íà
ìåíüøèé ðàçìåð êðèñòàëëà. Åñëè ýòîò ïåðåõîä íåâîçìîæåí, òî íåçàíÿòóþ
ïëîùàäü êðèñòàëëà ìîæíî èñïîëüçîâàòü äëÿ âíåñåíèÿ â òîïîëîãèþ èçìåíåíèé,
íàïðàâëåííûõ íà ñíèæåíèå òðåáîâàíèé ê òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ
ïîëóïðîâîäíèêîâîé ÈÌÑ. Íàïðèìåð, ìîæíî óâåëè÷èòü ðàçìåðû êîíòàêòíûõ
ïëîùàäîê è ðàññòîÿíèÿ ìåæäó êîíòàêòíûìè ïëîùàäêàìè, øèðèíó ïðîâîäíèêîâ è
ðàññòîÿíèå ìåæäó íèìè, ïî âîçìîæíîñòè âûïðÿìèòü ýëåìåíòû ðàçâîäêè,
ðåçèñòîðû, ãðàíèöû èçîëèðîâàííûõ îáëàñòåé.
 çàêëþ÷åíèå ïðîèçâîäÿòñÿ êîíòðîëüíî-ïðîâåðî÷íûå ðàñ÷åòû ïîëó÷åííîé
òîïîëîãèè ìèêðîñõåìû, âêëþ÷àþùèå â ñåáÿ îöåíêó òåïëîâîãî ðåæèìà è
ïàðàçèòíûõ ñâÿçåé.
Ïðîâåðêà ïðàâèëüíîñòè ðàçðàáîòêè òîïîëîãèè ÈÌÑ
Ïîñëåäíèé èç ñîñòàâëåííûõ è óäîâëåòâîðÿþùèé âñåì òðåáîâàíèÿì âàðèàíò
òîïîëîãèè ïîäâåðãàåòñÿ ïðîâåðêå â òàêîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè. Ïðîâåðÿþòñÿ
ñîîòâåòñòâèå òåõíîëîãè÷åñêèì îãðàíè÷åíèÿì: ìèíèìàëüíûõ ðàññòîÿíèé ìåæäó
ýëåìåíòàìè, ïðèíàäëåæàùèìè îäíîìó è ðàçíûì ñëîÿì ÈÌÑ; ìèíèìàëüíûõ
ðàçìåðîâ ýëåìåíòîâ, ïðèíÿòûõ â äàííîé òåõíîëîãèè, è äðóãèõ
òåõíîëîãè÷åñêèõ îãðàíè÷åíèé; íàëè÷èå ôèãóð ñîâìåùåíèÿ äëÿ âñåõ ñëîåâ
ÈÌÑ; ðàçìåðîâ êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê äëÿ ïðèñîåäèíåíèÿ ãèáêèõ âûâîäîâ;
ðàñ÷åòíûõ ðàçìåðîâ ýëåìåíòîâ èõ ðàçìåðàì íà ÷åðòåæå òîïîëîãèè; ìîùíîñòè
ðàññåÿíèÿ ðåçèñòîðîâ, ìàêñèìàëüíî äîïóñòèìîé óäåëüíîé ìîùíîñòè ðàññåÿíèÿ
(Ð0=Ð/SR=103-104 ìÂò/ìì2), à òàêæå îáåñïå÷åíèå âîçìîæíîñòè êîíòðîëÿ
õàðàêòåðèñòèê ýëåìåíòîâ ÈÌÑ.
Ðàçðàáîòêà äîêóìåíòàöèè íà êîìïëåêò ôîòîøàáëîíîâ äëÿ ïðîèçâîäñòâà ÈÌÑ
Èñõîäÿ èç îêîí÷àòåëüíîãî è ïðîâåðî÷íîãî âàðèàíòà òîïîëîãèè ÈÌÑ,
âûïîëíÿþò ÷åðòåæè ñëîåâ ñõåìû, íåîáõîäèìûå äëÿ ñîçäàíèÿ êîìïëåêòà
ôîòîøàáëîíîâ. Äëÿ ÈÌÑ ñî ñêðûòûì ñëîåì è èçîëÿöèåé ýëåìåíòîâ
ð-ï-ïåðåõîäàìè, èçãîòîâëÿåìîé ïî ïëàíàðíî-ýïèòàêñèàëüíîé òåõíîëîãèè,
íåîáõîäèì êîìïëåêò èç ñåìè ôîòîøàáëîíîâ äëÿ ïðîâåäåíèÿ ñëåäóþùèõ
ôîòîëèòîãðàôè÷åñêèõ îïåðàöèé:
1 - âñêðûòèÿ îêîí â îêèñëå ïîä ëîêàëüíóþ äèôôóçèþ äîíîðíîé ïðèìåñè ïðè
ñîçäàíèè ñêðûòûõ ñëîåâ ïåðåä îïåðàöèåé ýïèòàêñèè
2 - âñêðûòèÿ îêîí â îêèñëå ïîä ðàçäåëèòåëüíóþ äèôôóçèþ àêöåïòîðíîé
ïðèìåñè ïðè ñîçäàíèè èçîëèðóþùèõ îáëàñòåé;
3 - âñêðûòèÿ îêîí â îêèñëå ïîä ëîêàëüíóþ äèôôóçèþ àêöåïòîðíîé ïðèìåñè
ïðè ñîçäàíèè áàçîâîé îáëàñòè òðàíçèñòîðîâ è ðåçèñòîðîâ;
4 - âñêðûòèÿ îêîí â îêèñëå ïîä ëîêàëüíóþ äèôôóçèþ äîíîðíîé ïðèìåñè ïðè
ñîçäàíèè ýìèòòåðíûõ îáëàñòåé òðàíçèñòîðîâ, ðåçèñòîðîâ, äèôôóçèîííûõ
ïåðåìû÷åê è ïðèêîíòàêòíûõ îáëàñòåé â êîëëåêòîðàõ òðàíçèñòîðîâ;
5 - âñêðûòèÿ îêîí â îêèñëå ïîä êîíòàêòû ðàçâîäêè ê ýëåìåíòàì ÈÌÑ;
6 - ôîòîëèòîãðàôèè ïî ïëåíêå àëþìèíèÿ äëÿ ñîçäàíèÿ ðèñóíêà ðàçâîäêè è
êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê;
7 - ôîòîëèòîãðàôèè ïî ïëåíêå çàùèòíîãî äèýëåêòðèêà äëÿ âñêðûòèÿ îêîí ê
êîíòàêòíûì ïëîùàäêàì ÈÌÑ.
Ðåçóëüòàòîì ðàçðàáîòêè òîïîëîãèè ÿâëÿåòñÿ òîïîëîãè÷åñêàÿ ñõåìà
(ðèñ. 3.3) è êîìïëåêò ôîòîøàáëîíîâ (ðèñ. 3.4 – 3.10).
Ðèñóíîê 3.3 – Ýñêèç òîïîëîãèè êðèñòàëëà
Ðèñóíîê 3.4 – Ôîòîøàáëîí äëÿ ïåðâîé ôîòîëèòîãðàôèè (ñîçäàíèå ñêðûòîãî n+
ñëîÿ)
Ðèñóíîê 3.5 – Ôîòîøàáëîí äëÿ âòîðîé ôîòîëèòîãðàôèè (ñîçäàíèå
ðàçäåëèòåëüíîãî ñëîÿ)
Ðèñóíîê 3.6 – Ôîòîøàáëîí äëÿ òðåòüåé ôîòîëèòîãðàôèè (ñîçäàíèå áàçîâîãî
ñëîÿ)
Ðèñóíîê 3.7 – Ôîòîøàáëîí äëÿ ÷åòâåðòîé ôîòîëèòîãðàôèè (ñîçäàíèå
ýìèòòåðíîãî ñëîÿ)
Ðèñóíîê 3.8 – Ôîòîøàáëîí äëÿ ïÿòîé ôîòîëèòîãðàôèè (âñêðûòèå êîíòàêòíûõ
îêîí)
Ðèñóíîê 3.9 – Ôîòîøàáëîí äëÿ øåñòîé ôîòîëèòîãðàôèè (ñîçäàíèå ðèñóíêà
ðàçâîäêè)
Ðèñóíîê 3.10– Ôîòîøàáëîí äëÿ ñåäüìîé ôîòîëèòîãðàôèè (âñêðûòèå îêîí äëÿ
âíåøíèõ âûâîäîâ)
4 ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÉ ÏÐÎÖÅÑÑ
Íà ðèñóíêå 4.1 ïðåäñòàâëåíà òåõíîëîãè÷åñêàÿ ñõåìà ìàðøðóòà äëÿ
ïðîèçâîäñòâà ïðîåêòèðóåìîé ÈÌÑ.
Íàíåñåíèå çàùèòíîãî äèýëåêòðèêà è âñêðûòèå â íåì îêîí äëÿ
òåðìîêîìïðåññèè
Ìîíòàæ êðèñòàëëîâ íà ëåíòó
Òåðìîêîìïðåñèÿ.
Ãåðìåòèçàöèÿ êîðïóñà.
Èñïûòàíèÿ, êëàññèôèêàöèÿ, ñîðòèðîâêà.
Ìàðêèðîâêà.
Óïàêîâêà è ñêëàäèðîâàíèå.
Ðèñóíîê 4.1 - Ñõåìà òåõíîëîãè÷åñêîãî ìàðøðóòà. ×àñòü 2.
3.1 Ìåõàíè÷åñêàÿ îáðàáîòêà
Îðèåíòàöèÿ ñëèòêîâ ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ìàòåðèàëà îñóùåñòâëÿåòñÿ ìåòîäîì
äåôðàêòîìåòðèè è ïðîâîäèòñÿ íà ðåíòãåíîâñêîé óñòàíîâêå
ÓÐÑ-50È, îáåñïå÷èâàþùåé òî÷íîñòü èçìåðåíèÿ îêîëî 10’. Äàííàÿ óñòàíîâêà
ïîçâîëÿåò ïðîèçâåñòè îðèåíòàöèþ èñõîäíîãî ñëèòêà â ïëîñêîñòè (111) â
òå÷åíèè 10 - 15 ìèí., ïðè íåîáõîäèìîñòè áîëåå âûñîêîé òî÷íîñòè (äî 3 -
5’) âîçìîæíî èñïîëüçîâàíèå óñòàíîâîê ÄÐÎÍ - 2 èëè ÄÐÎÍ-3.
Ðåçêó êðåìíèåâîãî ñëèòêà ïðîèçâîäÿò íà ñòàíêàõ, ïðè ïîìîùè äèñêîâ ñ
âíóòðåííåé ðåæóùåé êðîìêîé (òîëùèíîé 0,1 - 0,15 ìêì) ñ íàíåñåííûì íà
âíóòðåííåå îñíîâàíèå äèñêà, ïðè ïîìîùè íèêåëåâîé ñâÿçêè, àëìàçíûì ñëîåì
ñ ðàçìåðîì çåðíà 40-60 ìêì. è ñ ñëåäóþùèìè ãàáàðèòíûìè ðàçìåðàìè äèñêà:
âíåøíèé äèàìåòð - 546 ìì; âíóòðåííèé äèàìåòð - 184 ìì.
Ïðîöåññ ðåçêè îñóùåñòâëÿåòñÿ íà ñòàíêå Àëìàç-6Ì [5], êîòîðûé ïîçâîëÿåò
ïðîèçâîäèòü ðåçêó ïðè ñêîðîñòè ïîäà÷è 6-20 ìì/ìèí è ñêîðîñòü âðàùåíèÿ
äèñêà 1000-2500 îá/ìèí ñ ïðèíóäèòåëüíûì îõëàæäåíèåì âîäîé èëè äðóãèìè
ñïåöèàëüíûìè æèäêîñòÿìè. Ðåêîìåíäóåòñÿ ñëåäóþùèé ðåæèì ðàáîò äëÿ ðåçàíèÿ
êðåìíèåâûõ ñëèòêîâ íà ïëàñòèíû: ÷àñòîòà âðàùåíèÿ øïèíäåëÿ 1600-2200
îá/ìèí, ñêîðîñòü ïîäà÷è 30-60 ìì/ìèí., ïðè ÷åì ïîïåðå÷íàÿ ïîäà÷à íà øàã,
óñòàíàâëèâàåòñÿ ðàâíîé ñóììå òîëùèíû îòðåçàåìûõ ïëàñòèí è ïðåäïîëàãàåìîé
òîëùèíû ðåçà ( â ïðåäåëàõ îò 0,8 äî 1,2 ìì) è êîððåêòèðóåòñÿ ïî
èçìåðåíèþ òîëùèíû ïåðâûõ ïðîáíûõ ïëàñòèí.
Êîíòðîëü ãëóáèíû íàðóøåííîãî ñëîÿ è åãî êà÷åñòâî ïðîèçâîäÿò
ðåíòãåíîâñêèì, ýëåêòðîõèìè÷åñêèì èëè ýëåêòðîíîãðàôè÷åñêèì ìåòîäàìè.
Ïëàñòèíû äîëæíû óäîâëåòâîðÿòü ñëåäóþùèì òðåáîâàíèÿì: êëàññ îáðàáîòêè íå
ìåíåå 7-8; ðàçáðîñ ïî òîëùèíå 30 ìêì; ïðîãèá íå áîëåå 15ìêì;
êëèíîâèäíîñòü íå áîëåå 20 ìêì. Ðåêîìåíäóåòñÿ äëÿ îïåðàòèâíîñòè
ïðîèçâîäèòü ñåëåêòèâíîå òðàâëåíèå ïîâåðõíîñòè êîñîãî èëè ñôåðè÷åñêîãî
øëèôà ñ ïîñëåäóþùèì èçó÷åíèåì ïîëó÷åííîé ñòðóêòóðû ïîä ìèêðîñêîïîì òèïà
ÌÁÑ-2 èëè ÌÁÑ-3.
Øëèôîâêà ïðîèçâîäèòñÿ íà ñòàíêå ÑÄØ-150 ïîçâîëÿþùåì îáðàáàòûâàòü 30
ïëàñòèí äèàìåòðîì 100 ìì îäíîâðåìåííî [5]. ×àñòîòó âðàùåíèÿ âåðõíåãî
øëèôîâàëüíèêà ðåêîìåíäóåòñÿ ïîääåðæèâàòü â ïðåäåëàõ 22-27 îá/ìèí, à
íèæíåãî 25-31 îá/ìèí ïðè äàâëåíèè íà êðåìíèåâóþ ïëàñòèíó â 20-21 êã.
Ïëàñòèíû ïîñòóïàåìûå íà øëèôîâêó äîëæíû áûòü ïðåäâàðèòåëüíî
îòñîðòèðîâàíû ïî òîëùèíå (ðàçáðîñ íå áîëåå 10 ìêì).
Äëÿ äâóõñòîðîííåé øëèôîâêè êðåìíèÿ ïðèìåíÿþò âîäíûå ðàñòâîðû ñóñïåíçèé
íà îñíîâå êàðáèäà êðåìíèÿ çåëåíîãî èëè ýëåêòðîêîðóíäà áåëîãî
çåðíèñòîñòüþ Ì14 è Ì20 ( ðàçìåð çåðíà 14-11 è 20-14) äëÿ ïåðâîíà÷àëüíîé
îáðàáîòêè è ïî õîäó ïðîöåññà çåðíèñòîñòü óìåíüøàþò äî Ì5 è Ì7 ïðè ÷åì
ïðîïîðöèè Ò:Æ = 1:2 èëè 1:3 è ïî îêîí÷àíèè ïðîöåññà øëèôîâêè â òå÷åíèè
îäíîé ìèíóòû ïðîèçâîäÿò îáðàáîòêó ïðè áîëåå íèçêèõ äàâëåíèÿõ. Ïîñëå
îïåðàöèè øëèôîâêè ïðîèçâîäÿò êîíòðîëü ñîñòîÿíèÿ ïîâåðõíîñòè ïðè ïîìîùè
èíäèêàòîðà ñ öåíîé äåëåíèÿ 0,001 ìì. Ïîñëå øëèôîâêè ïîâåðõíîñòü äîëæíà
èìåòü îäíîðîäíûé ìàòîâûé îòòåíîê, áåç ñêîëîâ è öàðàïèí; ðàçíîòîëùèííîñòü
ïîâåðõíîñòè íå áîëåå 15 ìêì, êëèíîâèäíîñòü íå áîëåå 5 ìêì è êëàññ
îáðàáîòêè 11 - 12 äëÿ êðåìíèåâûõ ïëàñòèí äèàìåòðîì 100 ìì.
Ïîëèðîâêó ïðîèçâîäÿò íà îáîðóäîâàíèè òèïà Þ1ÌÇ.105.004 ïîçâîëÿþùåì
îäíîâðåìåííî îòïîëèðîâàòü 32 ïëàñòèíû äèàìåòðîì 100 ìì [6].  êà÷åñòâå
ñóñïåíçèè äëÿ ïîëèðîâêè èñïîëüçóþò ñóáìèêðîííûé ïîðîøîê îêñèäà êðåìíèÿ
èëè îêñèäà àëþìèíèÿ âçâåøåííûé â ðàñòâîðå ÊÎÍ èëè NaÎÍ. Êîíòðîëü
ñîñòîÿíèÿ ïîâåðõíîñòè îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ ñòåðåîñêîïè÷åñêèõ
ìèêðîñêîïîâ òèïà ÌÁÑ-2, ÌÁÑ-3 è ìèêðîíåðîâíîñòü íå äîëæíà âûõîäèòü çà
ïðåäåëû 0,05 - 0,1 ìêì, à òîëùèíà íàðóøåííîãî ñëîÿ íå áîëåå 3 ìêì.
3.2 Îêèñëåíèå
Ïðîöåññ îêèñëåíèÿ ïðîâîäèòñÿ íà òîì æå îáîðóäîâàíèè, ÷òî è ãàçîâàÿ
õèìè÷åñêàÿ ïîëèðîâêà.
Ïðè ãàçîâîé õèìè÷åñêîé ïîëèðîâêå ïðèìåíåíèå áåçâîäíîãî õëîðèñòîãî
âîäîðîäà â óñòàíîâêå äëÿ ãàçîâîé õèìè÷åñêîé ïîëèðîâêè ïîçâîëÿåò
äîñòèãíóòü ëó÷øåé îáðàáîòêè ïîâåðõíîñòè, ÷åì âîäíàÿ õèìè÷åñêàÿ
ïîëèðîâêà, îäíàêî ïðîöåññ ãàçîâîé ïîëèðîâêè ÿâëÿåòñÿ âûñîêîòåìïåðàòóðíûì
(ïîðÿäêà 1200°Ñ). Ýòîò ïðîöåññ ïðîâîäèòñÿ íà óñòàíîâêå, àíàëîãè÷íîé
ïîêàçàííîé íà ðèñóíêå 3.3, ïðèìåíÿåìîé äëÿ .äèôôóçèè èç ãàçîîáðàçíîãî
èñòî÷íèêà â ïîòîêå ãàçà-íîñèòåëÿ.
Äëÿ ïðîöåññà ãàçîâîé ïîëèðîâêè õàðàêòåðíà ñëåäóþùàÿ òèïè÷íàÿ
ïîñëåäîâàòåëüíîñòü îïåðàöèé:
1) óñòàíàâëèâàåòñÿ íóæíîå ðàñïðåäåëåíèå òåìïåðàòóðû è ïå÷è ñ ïîòîêîì
àçîòà;
2) óñòàíàâëèâàåòñÿ ïîòîê ãàçà-íîñèòåëÿ (âîäîðîä, 8 ë/ìèí; ïå÷ü ñ
âíóòðåííèì äèàìåòðîì òðóáû 35 ìì), à ïîòîê àçîòà ïåðåêðûâàåòñÿ;
3) âíîñÿò ëîäî÷êó ñ ïëàñòèíàìè è âûæèäàþò 5 ìèí äî óñòàíîâëåíèÿ
òåïëîâîãî ðàâíîâåñèÿ;
4) ê ãàçó-íîñèòåëþ äîáàâëÿþò òðåáóåìûé ïîòîê õëîðèñòîãî âîäîðîäà;
5) ïîëèðóþò â òå÷åíèå 10 ìèí (îáû÷íàÿ ïðîäîëæèòåëüíîñòü ïîëèðîâêè);
6) ïðåêðàùàþò ïîòîê ÍÑl è âûíèìàþò ïëàñòèíû.
Ïåðåä ãàçîâûì òðàâëåíèåì ïîâåðõíîñòü ìîæåò áûòü ëèáî îòøëèôîâàíà, ëèáî
ìåõàíè÷åñêè îòïîëèðîâàíà.  ïðîöåññå ãàçîâîé ïîëèðîâêè øëèôîâàííûå
ïëàñòèíû ïîä äåéñòâèåì òðàâëåíèÿ ñòàíîâÿòñÿ ïî÷òè îïòè÷åñêè ïëîñêèìè;
åñëè ìåõàíè÷åñêè ïîëèðîâàííûå ïëàñòèíû áûëè îïòè÷åñêè ïëîñêèìè äî
ãàçîâîé ïîëèðîâêè, òî îíè îñòàþòñÿ èìè â ïðîöåññå ãàçîâîé ïîëèðîâêè.
Ñêîðîñòü ïîëèðîâêè çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû è êîíöåíòðàöèè õëîðèñòîãî
âîäîðîäà . Óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå, òèï ïðîâîäèìîñòè è ïîâåðõíîñòíàÿ
îáðàáîòêà êðåìíèÿ íå îêàçûâàþò çàìåòíîãî âëèÿíèÿ íà ñêîðîñòü ïîëèðîâêè.
Êà÷åñòâî ïîëèðîâêè ñâÿçàíî ñ ÷èñòîòîé õëîðèñòîãî âîäîðîäà.  âûïóñêàåìîì
ïðîìûøëåííîñòüþ õëîðèñòîì âîäîðîäå èíîãäà ïðèñóòñòâóåò àöåòèëåí; ýòî
íåæåëàòåëüíî, ïîñêîëüêó ïðèâîäèò ê îáðàçîâàíèþ ìàòîâûõ ïîâåðõíîñòåé.
Íåæåëàòåëüíûì ÿâëÿåòñÿ òàêæå íàëè÷èå äâóîêèñè óãëåðîäà è âîäû.
Îêèñëåíèå. Îò ãàçîâîé ïîëèðîâêè ìîæíî ïåðåõîäèòü ñðàçó ê ïðîöåññó
îêèñëåíèÿ ïðîñòûì èçìåíåíèåì ñîñòàâà ãàçîâîãî ïîòîêà. Ïðè ýòîì íå
òðåáóåòñÿ âûíèìàòü ïëàñòèíû èç ïå÷è. Äëÿ áûñòðîãî ïîëó÷åíèÿ êà÷åñòâåííîé
ïë¸íêè, îêèñëåíèå ïðîèçâîäÿò ñíà÷àëà â ñóõîì êèñëîðîäå äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ
ïëåíêè, çàòåì äëèòåëüíî îêèñëÿþò âî âëàæíîì êèñëîðîäå è îêîí÷àòåëüíîé
ñòàäèåé ÿâëÿåòñÿ ôîðìîâêà îêèñëà â ñóõîì êèñëîðîäå. Îêèñëåíèå
ïëàíèðóåòñÿ òàê, ÷òîáû âåëè÷èíà îêèñëà áûëà â ïðåäåëàõ 1,0-1,5 ìêì â
ñâÿçè ñ òåì, ÷òî îñîáåííîñòü ãàëëèÿ â òîì, ÷òî ó íåãî ñàìàÿ âûñîêàÿ
ñêîðîñòü äèôôóçèè â îêèñåë êðåìíèÿ.
3.3 Ôîòîëèòîãðàôèÿ
Ïåðåä íàíåñåíèåì ôîòîðåçèñòà ïëàñòèíû ïðîìûâàþò â æèäêîì òðèõëîðýòèëåíå
è åãî ïàðàõ, à òàêæå â êèïÿùåé àçîòíîé êèñëîòå. Êðîìå òîãî, ïðîìûâêó
ïëàñòèí ìîæíî ïðîâîäèòü â òîëóîëå, àìèëàöåòàòå, àöåòîíå è ýòèëîâîì
ñïèðòå.
Íàíåñåíèå ôîòîðåçèñòà. Äëÿ íàíåñåíèÿ ñëîÿ ôîòîðåçèñòà íà ïëàñòèíó
èñïîëüçóþò ìåòîäû öåíòðèôóãèðîâàíèÿ, ïóëüâåðèçàöèè, îêóíàíèÿ â ðàñòâîð,
ïîëèâà è ò. ä. Ðåêîìåíäóåòñÿ ïðèìåíÿòü ìåòîä öåíòðèôóãèðîâàíèÿ, òàê êàê
ïðè ñðàâíèòåëüíî íåñëîæíîì îáîðóäîâàíèè îí ïîçâîëÿåò ïîëó÷àòü
ðàâíîìåðíûå ïëåíêè ôîòîðåçèñòà ñ ðàçáðîñîì ïî òîëùèíå, íå ïðåâûøàþùèì
±10%. Äëÿ íàíåñåíèÿ ñëîÿ ôîòîðåçèñòà òèïà ÔÏ-383 ïëàñòèíó ñ ïîìîùüþ
âàêóóìíîãî ïðèñîñà çàêðåïëÿþò â öåíòðå âðàùàþùåãîñÿ äèñêà è â ïðîöåññå
åãî âðàùåíèÿ íà ïëàñòèíó èç ïèïåòêè íàíîñÿò íåñêîëüêî êàïåëü
ôîòîðåçèñòà. Òîëùèíà ñëîÿ çàâèñèò îò ñêîðîñòè âðàùåíèÿ äèñêà öåíòðèôóãè
è ãóñòîòû ôîòîðåçèñòà. Îáå ýòè õàðàêòåðèñòèêè ïîäáèðàþò ýìïèðè÷åñêè.
Ïîñëå íàíåñåíèÿ ñëîÿ ôîòîðåçèñòà åãî ñóøàò, âî âðåìÿ ñóøêè ïðîèñõîäèò
èñïàðåíèå ðàñòâîðèòåëÿ è ïëåíêîîáðàçîâàíèå. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ
âûñîêîêà÷åñòâåííîé ïëåíêè ôîòîðåçèñò ÔÏ-383 ñóøàò â äâà ýòàïà. Ñíà÷àëà
åãî â òå÷åíèå 15—30 ìèí ïîäñóøèâàþò ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå, à çàòåì â
òå÷åíèå 30—60 ìèí ñóøàò ïðè òåìïåðàòóðå 100—150° Ñ .
Ýêñïîíèðîâàíèå îñóùåñòâëÿþò êîíòàêòíûì ñïîñîáîì. Äëÿ ýêñïîíèðîâàíèÿ
ôîòîðåçèñòîâ èñïîëüçóþò ðàçëè÷íûå èñòî÷íèêè ñâåòà, ñïåêòðû èçëó÷åíèÿ
êîòîðûõ ñîäåðæàò äîñòàòî÷íî ìîùíûå ëèíèè â òðåáóåìîì äèàïàçîíå äëèí
âîëí. Íàèáîëåå ÷àñòî ïðèìåíÿþò ëàìïû ÏÐÊ.-2, ÏÐÊ-4, ÑÂÄØ-250, ÑÂÄ-120.
Äî ïðîâåäåíèÿ ýêñïîíèðîâàíèÿ îïûòíûì ïóòåì ïîäáèðàþò íåîáõîäèìóþ
âåëè÷èíó ýêñïîçèöèè, ïðè êîòîðîé ïîëó÷àåòñÿ íàèáîëåå êà÷åñòâåííîå
âîñïðîèçâåäåíèå ðèñóíêà. Ïðè èçìåíåíèè ðèñóíêà ôîòîøàáëîíà èëè äðóãîé
êàêîé-ëèáî òåõíîëîãè÷åñêîé îïåðàöèè âåëè÷èíó ýêñïîçèöèè íóæíî ïîäáèðàòü
çàíîâî.
Äëÿ ïîçèòèâíûõ ôîòîðåçèñòîâ ïðîÿâëåíèå ñâÿçàíî ñ õèìè÷åñêîé ðåàêöèåé
ïðåâðàùåíèÿ èíäåíêàðáîíîâûõ êèñëîò â ðàñòâîðèìûå ñîëè. Äëÿ ïðîÿâëåíèÿ
ôîòîðåçèñòîâ íà îñíîâå õèíîíäèàçèäîâ îáû÷íî èñïîëüçóþò ñèëüíî
ðàçáàâëåííûå âîäíûå ðàñòâîðû åäêîãî íàòðà èëè òðèíàòðèéôîñôàòà.
Çàäóáëèâàíèå ôîòîðåçèñòà ïîñëå åãî ïðîÿâëåíèÿ ïðîâîäÿò ïðè áîëåå âûñîêèõ
òåìïåðàòóðàõ, ÷åì ñóøêó ôîòîðåçèñòà ïîñëå åãî íàíåñåíèÿ íà ïëàñòèíó
ïîëóïðîâîäíèêà. Ïðîöåññ çàäóáëèâàíèÿ îñóùåñòâëÿþò â äâå ñòàäèè: ïðè
êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå è ïðè òåìïåðàòóðå 150—200° Ñ â òå÷åíèå 1 ÷.
Ïîñëå çàäóáëèâàíèÿ ïëàñòèíû êîíòðîëèðóþò íà áåçäåôåêòíîñòü. Íàèáîëåå
ðàñïðîñòðàíåííûìè äåôåêòàìè ôîòîëèòîãðàôèè ÿâëÿþòñÿ íàëè÷èå êëèíà,
íåðîâíîñòü êðàÿ ðèñóíêà â âèäå âûñòóïîâ è âïàäèí, ëîêàëüíûå ïðîêîëû è
íàðóøåíèÿ ïëåíêè ôîòîðåçèñòà. Ýòè äåôåêòû âûÿâëÿþò, ïðîñìàòðèâàÿ
ãîòîâûå ïëåíêè ôîòîðåçèñòà ïîä ìèêðîñêîïîì.
3.4 Òðàâëåíèå
Ïðîöåññ òðàâëåíèÿ ñóùåñòâóåò äëÿ òîãî, ÷òîáû óäàëèòü ïëåíêó SiO2.
Òðàâëåíèå SiO2 ïðîâîäÿò â ïëàâèêîâîé êèñëîòå. Ïðè âûáîðå òðàâèòåëÿ
ó÷èòûâàþò, ÷òî ÷èñòûé âîäíûé ðàñòâîð ïëàâèêîâîé êèñëîòû áûñòðî ïðîíèêàåò
ïîä ïëåíêó ôîòîðåçèñòà, âûçûâàÿ ïîäòðàâëèâàíèå îêèñëà è îáðàçîâàíèå
êëèíà ìåæäó ïëåíêîé SiO2 è ïîâåðõíîñòüþ ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ìàòåðèàëà.
Äëÿ óìåíüøåíèÿ ýòîãî ÿâëåíèÿ â òðàâèëüíûé ðàñòâîð ïëàâèêîâîé êèñëîòû
ââîäÿò ôòîðèñòûé àììîíèé. Èñïîëüçóåòñÿ òðàâèòåëü ñëåäóþùåãî ñîñòàâà: 30ã
NH4F, 60ìë Í2Î, 9ìë ÍF (48%) [4].
Ïîñëå òðàâëåíèÿ ïëàñòèíû ïîäâåðãàþò òùàòåëüíîé ïðîìûâêå â äåèîíèçîâàííîé
âîäå.
Óäàëåíèå çàäóáëåííîãî ñëîÿ ôîòîðåçèñòà ïðîèçâîäÿò â ãîðÿ÷åé
êîíöåíòðèðîâàííîé ñåðíîé êèñëîòå èëè ùåëî÷è.
Ïîñëå óäàëåíèÿ ôîòîðåçèñòà ñ ïîâåðõíîñòè îêèñíîãî ñëîÿ è î÷èñòêè
êîíòðîëèðóþò ãåîìåòðè÷åñêèå ðàçìåðû ïîëó÷åííîãî â îêèñíîì ñëîå ðèñóíêà è
â äî äèôôóçèè ïëàñòèíû õðàíÿò â ìåòèëîâîì ñïèðòå.
3.5 Äèôôóçèÿ
Íàèáîëåå øèðîêîå ïðèìåíåíèå íàõîäèò ñïîñîá äèôôóçèè, â êîòîðîì
èñïîëüçóåòñÿ êâàðöåâàÿ òðóáà, âûõîäíîé êîíåö êîòîðîé îòêðûò â àòìîñôåðó
(ðèñóíîê 4.2). Âõîäíîé êîíåö òðóáû ñîåäèíÿåòñÿ ñ ãàçîâîé ëèíèåé ñ
ïîìîùüþ øëèôà. Ãàç-íîñèòåëü âõîäèò â ýòó òðóáó è âûòåñíÿåò âîçäóõ. Òðóáà
ðàñïîëàãàåòñÿ ïî îñè îäíîé èëè äâóõ ïå÷åé. Êðåìíèåâûå ïëàñòèíû
ïîìåùàþòñÿ â âûñîêîòåìïåðàòóðíîé ÷àñòè òðóáû, à èñòî÷íèê ïðèìåñè — áëèæå
ê âõîäó ãàçà. Ïðè èñïàðåíèè ïðèìåñè åå àòîìû ïîïàäàþò â ãàç-íîñèòåëü, â
ðåçóëüòàòå ÷åãî îáðàçóåòñÿ ëîêàëüíûé èñòî÷íèê ëåãèðîâàíèÿ.
1 - ïëàñòèíû êðåìíèÿ; 2 - âûõîäíîé êîíåö òðóáû; 3 - òðóáà;
4 - èñòî÷íèê äèôôóçèè (B2O3); 5 - ïå÷è
Ðèñóíîê 4.2 – Ñõåìà äâóõçîííîé äèôôóçèîííîé ïå÷è
Ïåðåä ïðîâåäåíèåì äèôôóçèè ñëåäóåò îïðåäåëèòü ðàñïðåäåëåíèå òåìïåðàòóðû
â ïå÷è è ïðè íåîáõîäèìîñòè îòðåãóëèðîâàòü åãî. Äëÿ ýòîãî
ïëàòèíà-ïëàòèíîðîäèåâàÿ òåðìîïàðà â êâàðöåâîì ôóòëÿðå ìåäëåííî (ñî
ñêîðîñòüþ 5—50 ñì/÷àñ) ïåðåìåùàåòñÿ âíóòðè ïå÷è. Òåðìè÷åñêîå ðàâíîâåñèå
óñòàíàâëèâàåòñÿ â êàæäîé òî÷êå ãîðàçäî áûñòðåå, åñëè äâèæåòñÿ òîëüêî
òåðìîïàðà, à ôóòëÿð îñòàåòñÿ íåïîäâèæíûì (â ýòîì ñëó÷àå äîïóñòèìî
äâèæåíèå ñî ñêîðîñòüþ 25—50 ñì/÷àñ). Ïîòîê àçîòà ïðè îïðåäåëåíèè
òåìïåðàòóðíîãî ðàñïðåäåëåíèÿ äîëæåí áûòü òàêèì æå, êàê âî âðåìÿ äèôôóçèè
( 0,4 ë/ìèí ).
Ðàçëè÷èÿ, ñâÿçàííûå ñ ïîëîæåíèåì ïëàñòèí, ìàëû, åñëè â ïðîöåññå
äèôôóçèè ëîäî÷êà çàùèùåíà îò ïðÿìîãî ïîòîêà ãàçà, íàïðèìåð, «êâàðöåâîé
âàòîé». Ýêðàí èç êâàðöåâîé âàòû óëó÷øàåò îäíîðîäíîñòü êîíöåíòðàöèè
ïðèìåñè, ïåðåìåøèâàÿ ïîòîê ïî ñå÷åíèþ òðóáû.
Çàãðóæåííàÿ ëîäî÷êà îñòîðîæíî ïîìåùàåòñÿ â ó÷àñòîê ïå÷è, òåìïåðàòóðà
êîòîðîãî äîëæíà ñîîòâåòñòâîâàòü 1160 Ñ0. Äëÿ òî÷íîé óñòàíîâêè ìîæíî
îòêàëèáðîâàòü òîëêàþùèé ñòåðæåíü èëè ðó÷êó ëîäî÷êè. Íåò íåîáõîäèìîñòè â
ñïåöèàëüíîì öèêëå ïðåäâàðèòåëüíîãî íàãðåâàíèÿ. Ïî âîçìîæíîñòè ïîòîê
ïðèìåñè ñëåäóåò ïîäàâàòü òîëüêî ïîñëå òîãî, êàê ïëàñòèíû äîñòèãíóò
òåìïåðàòóðû äèôôóçèè; îáû÷íî äëÿ ýòîãî äîñòàòî÷íî 1 ìèí. ïîñëå
çàãðóçêè.
Òàê êàê äèôôóçèÿ èäåò èç òâåðäîãî èñòî÷íèêà, ïðè êîòîðîé ñâåæèé èñòî÷íèê
çàãðóæàåòñÿ ðàíüøå êðåìíèåâûõ ïëàñòèí è ïîääåðæèâàåòñÿ ïðè òåìïåðàòóðå
900 Ñ0, íåîáõîäèìî èìåòü âîçìîæíîñòü èçìåíÿòü íàïðàâëåíèå ãàçîâîãî
ïîòîêà íà ïðîòèâîïîëîæíîå íà âðåìÿ çàãðóçêè ïëàñòèí. Ýòèì
ïðåäîòâðàùàåòñÿ êîíäåíñàöèÿ ïðèìåñåé íà ïîâåðõíîñòè õîëîäíûõ ïëàñòèí,
êîãäà îíè òîëüêî ïîìåùåíû â ãîðÿ÷óþ çîíó ïå÷è. Êàê òîëüêî ïëàñòèíû
äîñòèãëè íóæíîé òåìïåðàòóðû, íàïðàâëåíèå ïîòîêà îïÿòü èçìåíÿåòñÿ íà
íîðìàëüíîå è íà÷èíàåòñÿ äèôôóçèÿ. Ïðîöåññ äèôôóçèè ïðîäîëæàåòñÿ â
òå÷åíèè íåñêîëüêèõ ÷àñîâ.
3.6 Ýïèòàêñèÿ
Ýïèòàêñèàëüíîå íàðàùèâàíèå n-ñëîÿ ïðîèçâîäèòñÿ ñ ïðèìåíåíèåì õëîðèäíîãî
ìåòîäà. Ýòîò ìåòîä îñíîâàí íà èñïîëüçîâàíèè õèìè÷åñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ
ïàðîâ òåòðàõëîðèäà êðåìíèÿ ñ ÷èñòûì âîäîðîäîì. Ñóììàðíóþ ðåàêöèþ
õëîðèäíîãî ïðîöåññà ìîæíî ðàññìàòðèâàòü êàê îáðàòèìóþ ðåàêöèþ
âîññòàíîâëåíèÿ òåòðàõëîðèäà êðåìíèÿ âîäîðîäîì:
SiCl4+2H2 <=> Si+4HCl
Ïðîöåññ ýïèòàêñèàëüíîãî îñàæäåíèÿ âêëþ÷àåò ïåðåõîäû:
çàãðóçêà ïëàñòèí â ãíåçäà ïîäëîæêîäåðæàòåëÿ;
ïðîäóâêà ðåàêòîðà àçîòîì äëÿ âûòåñíåíèÿ âîçäóõà;
íàïóñê â ðåàêòîð âîäîðîäà è îòêëþ÷åíèå àçîòà, ïðîäóâêà âîäîðîäîì;
íàãðåâ ïëàñòèí äî òåìïåðàòóðû 1200 °Ñ è âûäåðæêà îêîëî 10 ìèí äî
âîññòàíîâèòåëüíîãî îòæèãà;
ãàçîâîå òðàâëåíèå â îáåçâîæåííîì õëîðèñòîì âîäîðîäå, ïî îêîí÷àíèè
ïðîäóâêà âîäîðîäîì è îõëàæäåíèå ïîäëîæêîäåðæàòåëÿ äî òåìïåðàòóðû
ýïèòàêñèàëüíîãî íàðàùèâàíèÿ 1150°Ñ;
îñàæäåíèå ýïèòàêñèàëüíîãî ñëîÿ, äëÿ ÷åãî â êàìåðó ïîäàþò æàðû
òåòðàõëîðèäà êðåìíèÿ, ëåãèðóþùåå ñîåäèíåíèå â êîíöåíòðàöèÿõ,
îáåñïå÷èâàþùèõ îïòèìàëüíóþ ñêîðîñòü ðîñòà 0,2...3,0 ìêì/ìèí è òðåáóåìûé
óðîâåíü ëåãèðîâàíèÿ ñëîÿ; ïðîäóâêà âîäîðîäîì;
çàùèòà ïîâåðõíîñòè ýïèòàêñèàëüíîãî ñëîÿ ïëåíêîé äèîêñèäà êðåìíèÿ, ÷òî
íåîáõîäèìî äëÿ òðàíñïîðòèðîâêè ýïèòàêñèàëüíûõ ñòðóêòóð èëè äëÿ
ìåæîïåðàöèîííîãî õðàíåíèÿ, äëÿ ýòîãî â êàìåðó ïîäàþò ÑÎ2, SiHCl, H2.
Ïðîäóâêà âîäîðîäîì;
ìåäëåííîå îõëàæäåíèå ïëàñòèí äî êîìíàòíîé òåìïåðàòóðû â ïîòîêå âîäîðîäà;
ïðîäóâêà ðåàêòîðà àçîòîì, ðàçãåðìåòèçàöèÿ ðåàêòîðà, âûãðóçêà
ýïèòàêñèàëüíûõ ñòðóêòóð.
 ñîâðåìåííûõ ïðîìûøëåííûõ óñòàíîâêàõ, íàïðèìåð ÓÍÝÑ-2Ï-ÊÀ,
óïðàâëåíèå ïðîöåññîì îñóùåñòâëÿåòñÿ â îñíîâíîì ÝÂÌ, îïåðàòîð âûïîëíÿåò
òîëüêî çàãðóçêó è âûãðóçêó ïëàñòèí. Îòõîäû õèìè÷åñêèõ ðåàêöèé íà âûõîäå
ðåàêòîðà ïîñòóïàþò â ñêðóááåð, ãäå ñæèãàþòñÿ â ïëàìåíè âîäîðîäà. Ïðè
âûïîëíåíèè ïðîöåññà íåîáõîäèìî ñîáëþäàòü ïðàâèëà áåçîïàñíîé ðàáîòû ñ
òîêñè÷íûìè âåùåñòâàìè è âîäîðîäîì.
Óïðàâëåíèå ïðîöåññàìè ýïèòàêñèè èç ïàðîãàçîâîé ôàçû ìîæíî îñóùåñòâëÿòü
ïëàâíûì èçìåíåíèåì êîíöåíòðàöèè ðåàãåíòîâ â ïàðîãàçîâîé ñìåñè
(òåìïåðàòóðîé äîçàòîðà, ñêîðîñòüþ ïîòîêà ãàçà-íîñèòåëÿ), òåìïåðàòóðîé
ïëàñòèí èëè ïîäëîæåê, âðåìåíåì. Ýòè ïàðàìåòðû ìîæíî êîíòðîëèðîâàòü
íåçàâèñèìî äðóã îò äðóãà, ÷òî îáëåã÷àåò ñîçäàíèå óñòàíîâîê ñ
àâòîìàòè÷åñêèì ïðîãðàììíûì óïðàâëåíèåì è äåëàåò ïðîöåññû
âîñïðîèçâîäèìûìè è ýêîíîìè÷íûìè.
Ëåãèðîâàíèå ýïèòàêñèàëüíûõ ñëîåâ îñóùåñòâëÿåòñÿ îäíîâðåìåííî ñ èõ ðîñòîì
ïóòåì ââåäåíèÿ â ïàðîãàçîâóþ ñìåñü ñîåäèíåíèé, ñîäåðæàùèõ ëåãèðóþùèå
ýëåìåíòû, íàçûâàåìûå èñòî÷íèêàìè ëåãèðóþùèõ ïðèìåñåé.
Èñòî÷íèêîì ëåãèðóþùåé ïðèìåñè ÿâëÿåòñÿ ãàëîãåíèä ÐÑ1ç èëè ÐÎÑ1ç. Åãî
çàëèâàþò â îòäåëüíûé èëè â îáùèé ñ èñòî÷íèêîì ìàòåðèàëà ñëîÿ äîçàòîð.
Ãàëîãåíèäû õîðîøî ðàñòâîðÿþòñÿ â òåòðàõëîðèäå êðåìíèÿ, ëåãêî èñïàðÿþòñÿ
è íàñûùàþò ïîòîê ïðîõîäÿùåãî âîäîðîäà. Ó ãîðÿ÷èõ ïîâåðõíîñòåé ïàðû
èñòî÷íèêîâ ïðèìåñè âîññòàíàâëèâàþòñÿ âîäîðîäîì:
2ÐÑ1ç+ÇÍ2 => 2Ð+6ÍÑ1
Ãàëîãåíèäû èìåþò âûñîêîå äàâëåíèå ïàðîâ, ñèëüíî çàâèñÿùåå îò
òåìïåðàòóðû, ïîýòîìó íåçíà÷èòåëüíûå êîëåáàíèÿ òåìïåðàòóðû ìîãóò âûçûâàòü
ñóùåñòâåííûå èçìåíåíèÿ êîíöåíòðàöèè ïðèìåñè â ðàñòóùåì ñëîå.
3.7 Ñîçäàíèå ìåòàëëèçàöèè
Ñîçäàíèå îìè÷åñêîãî êîíòàêòà îñóùåñòâëÿåòñÿ íàíåñåíèåì â âàêóóìå ïëåíêè
àëþìèíèÿ òîëùèíîé 0,5 ìêì. Äàëåå ïðîâîäÿò òðåòüþ ôîòîëèòîãðàôèþ,
îïåðàöèè êîòîðîé ïîâòîðÿþò â òîì æå ïîðÿäêå, êàê è äëÿ ïðåäûäóùèõ ñ òîé
ðàçíèöåé, ÷òî ôîòîðåçèñò ÔÏ-383 íàíîñÿò íà ìåòàëëèçèðîâàííóþ ïîâåðõíîñòü
ïëàñòèíû è òðàâëåíèå ïëåíêè àëþìèíèÿ âåäóò â ðàñòâîðå ñëåäóþùåãî
ñîñòàâà: H3PO4:HNO3:H2O:CH2COOH=6:1:2:1 [4] â òå÷åíèè 2 ìèí. ïðè
êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå.
3.8 Ðàçäåëåíèå ïëàñòèí íà êðèñòàëëû
Äëÿ ðàçäåëåíèÿ ïëàñòèí íà êðèñòàëû èñïîëüçóåòñÿ ëàçåðíîå ñêðàéáèðîâàíèå,
äëÿ äàííîãî ìåòîäà íåîáõîäèì òâåðäîòåëüíûé ëàçåð (îïòè÷åñêèé êâàíòîâûé
ãåíåðàòîð ÎÊÃ) àêòèâíûé ýëåìåíò êîòîðîãî, âûïîëíåí èç àëþìèíèåâîãî
ãðàíàòà ñ ïðèìåñüþ íåîäèìà (ÀÈÃ:Nd), à äëèíà âîëíû ñîñòàâëÿåò 1,06 ìêì.
Ïåðåä ñêðàéáèðîâàíèåì íà ïëàñòèíû íàíîñÿò íà öåíòðèôóãå çàùèòíîå
ïîêðûòèå äëÿ ïðåäîõðàíåíèÿ ñòðóêòóð îò ïîâðåæäåíèÿ. Ïëàñòèíû çàêðåïëÿþò
âàêóóìíûì ïðèæèìîì íà ñòîëå óñòàíîâêå, ñêîðîñòü ñêðàéáèðîâàíèÿ â
ïðåäåëàõ îò 100 äî 200 ìì /ñåê. Ñêðàéáèðîâàíèå öåëåñîîáðàçíî ïðîèçâîäèòü
íà óñòàíîâêå ÝÌ-210 ïîçâîëÿþùåé ñêðàéáèðîâàòü ïëàñòèíû äèàìåòðîì 100 ìì
è òîëùèíîé 460 ìêì çà 3 ïðîõîäà ïðè ñêîðîñòè ñêðàéáèðîâàíèÿ 120 ìì/ñåê è
ãëóáèíå 100 ìêì /ïðîõîä [5].
Êîíòðîëü êà÷åñòâà ïðîèçâîäèòñÿ ïðè ïîìîùè ìèêðîñêîïà ÌÌÓ-3.
Ïðè ðàçëàìûâàíèè ïëàñòèí íà êðèñòàëëû, íà ïîëóàâòîìàòå ÏËÏ-3, íåîáõîäèìî
ñîáëþäàòü ñëåäóþùèå ðåæèìû: ñèëà íàæàòèÿ íà ïëàñòèíû äîëæíà áûòü â
ïðåäåëàõ îò 100 äî 1500 Í, à ñêîðîñòü äâèæåíèÿ ëåíòû ñ ïëàñòèíîé ïîðÿäêà
40 ìì/ñåê [5].
ÂÛÂÎÄÛ
 äàííîé ðàáîòå ðàçðàáîòàíà òîïîëîãèÿ è òåõíîëîãèÿ èçãîòîâëåíèÿ
èíòåãðàëüíîé ìèêðîñõåìû.
Äëÿ èçãîòîâëåíèÿ çàäàííîé ñõåìû áûëà âûáðàíà ïëàíàðíàÿ òåõíîëîãèÿ íà
êðåìíèåâîé ïëàñòèíå. Èçîëÿöèÿ ýëåìåíòîâ ñõåìû îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ
îáðàòíî âêëþ÷åííîãî p-n ïåðåõîäà.
Òîïîëîãèÿ êðèñòàëëà áûëà ðàçðàáîòàíà ñ ó÷åòîì
êîíñòðóêòèâíî-òåõíîëîãè÷åñêèõ îãðàíè÷åíèé è òðåáîâàíèé. Ðàçìåðû
äèôôóçèîííûõ ðåçèñòîðîâ, èñïîëüçóåìûõ â ñõåìå, áûëè ðàññ÷èòàíû
óïðîùåííûì ìåòîäîì èñõîäÿ èç çàäàííûõ: øèðèíû ðåçèñòîðà è ïîâåðõíîñòíîãî
ñîïðîòèâëåíèÿ.
Êðèñòàëë ðàçìåðîì 530 õ 610 ìêì èìååò øåñòü êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê äëÿ
âíåøíèõ âûâîäîâ.
Ïðè èçãîòîâëåíèè ñõåìû èñïîëüçóåòñÿ ñåìü ôîòîëèòîãðàôèé äëÿ:
1 - âñêðûòèÿ îêîí â îêèñëå ïîä ëîêàëüíóþ äèôôóçèþ ïðè ñîçäàíèè ñêðûòûõ
ñëîåâ ïåðåä îïåðàöèåé ýïèòàêñèè
2 - âñêðûòèÿ îêîí â îêèñëå ïîä ðàçäåëèòåëüíóþ äèôôóçèþ àêöåïòîðíîé
ïðèìåñè ïðè ñîçäàíèè èçîëèðóþùèõ îáëàñòåé;
3 - âñêðûòèÿ îêîí â îêèñëå ïîä ëîêàëüíóþ äèôôóçèþ àêöåïòîðíîé ïðèìåñè
ïðè ñîçäàíèè áàçîâîé îáëàñòè òðàíçèñòîðîâ è ðåçèñòîðîâ;
4 - âñêðûòèÿ îêîí â îêèñëå ïîä ëîêàëüíóþ äèôôóçèþ äîíîðíîé ïðèìåñè ïðè
ñîçäàíèè ýìèòòåðíûõ îáëàñòåé òðàíçèñòîðîâ;
5 - âñêðûòèÿ îêîí â îêèñëå ïîä êîíòàêòû ðàçâîäêè ê ýëåìåíòàì ÈÌÑ;
6 - ñîçäàíèÿ ðèñóíêà ðàçâîäêè è êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê;
7 - äëÿ âñêðûòèÿ îêîí ê êîíòàêòíûì ïëîùàäêàì ÈÌÑ.
Äëÿ âñåõ ôîòîëèòîãðàôèé áûë ðàçðàáîòàí êîìïëåêò ôîòîøàáëîíîâ.
Ðàçðàáîòàííàÿ òåõíîëîãèÿ èçãîòîâëåíèÿ ÈÑ íå òðåáóåò ñëîæíîãî
îáîðóäîâàíèÿ è îáåñïå÷èâàåò ïðèåìëåìûé ðåçóëüòàò äëÿ çàäàííîé ñõåìû.
ÏÐÅ×ÅÍÜ ÑÑÛËÎÊ
1 Ìàñëîâ À.À., Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóêöèè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ, Ì.:
Ýíåðãèÿ, 1970. – 296 ñ.: èë.
2 Êóðíîñîâ À.È., Þäèí Â.Â., Òåõíîëîãèÿ ïðîèçâîäñòâà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ
ïðèáîðîâ è èíòåãðàëüíûõ ìèêðîñõåì. – 5-å èçä., ïåðåðàá. è äîï. Ì.:
Íàóêà, - 1986.
3 Òåõíîëîãèÿ ÑÁÈÑ: â 2-õ êíèãàõ, ïåð ñ àíãë., ïîä ðåä. Çè Ñ. - Ì.: Ìèð,
1986. – 404 ñ.: èë.
4 Áîëòàêñ Á.È. Äèôôóçèÿ è òî÷å÷íûå äåôôåêòû â ïîëóïðîâîäíèêàõ. – Ë.:
Íàóêà, 1972. – 384 ñ.: èë.
5 Ãîòðà Ç.Þ Òåõíîëîãèÿ ìèêðîýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâ: Ñïðàâî÷íèê. – Ì.:
Ðàäèî è ñâÿçü, 1991. – 528 ñ.: èë.
6 Áóëêèí À.Ð., ßêèâ÷èê Ï.Í. Òåõíîëîãèÿ ïðîèçâîäñòâà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ
ïðèáîðîâ. – Ì.: Ìèð, 1986. – 320 ñ.: èë.
7 Ãîòðà Ç.Þ Òåõíîëîãèÿ ìèêðîýëåêòðîííûõ óñòðîéñòâ: Ñïðàâî÷íèê. – Ëüâîâ:
Êàìåíÿð, 1986. – 287 ñ.: èë.
8 Ìàëûøåâà È.À. Òåõíîëîãèÿ ïðîèçâîäñòâà èíòåãðàëüíûõ ìèêðîñõåì: Ó÷åáíèê
äëÿ òåõíèêóìîâ. – 2-å èçä., ïåðåðàá. è äîï. – Ì.: Ðàäèî è ñâÿçü, 1991. –
344 ñ.: èë.
9 Êîëåäîâ Ë.À. Êîíñòðóèðîâàíèå è òåõíîëîãèÿ ìèêðîñõåì. Êóðñîâîå
ïðîåêòèðîâàíèå: Ó÷åá. ïîñîáèå äëÿ âóçîâ – Ì.: Âûñø. øê., 1984. – 231 ñ.,
èë.
10 ×åðíÿåâ Â.Í. Òåõíîëîãèÿ ïðîèçâîäñòâà èíòåãðàëüíûõ ìèêðîñõåì è
ìèêðîïðîöåññîðîâ: Ó÷åáíèê äëÿ âóçîâ. – 2-å èçä., ïåðåðàá. è äîï. – Ì.:
Ðàäèî è ñâÿçü, 1987. – 464 ñ.: èë.
11 Ìàòñîí Ý.À. Êîíñòðóêöèè è òåõíîëîãèÿ ìèêðîñõåì. – Ìí.: Âûø. øê.,
1985. – 207 ñ., èë.
Íåïðàâèëüíàÿ êîäèðîâêà â òåêñòå? Â ðàáîòå íå äîñòàåò êàêèõ ëèáî êàðòèíîê? Äîêóìåíò îòôîðìàòèðîâàí íåêîððåêòíî?
Âû ìîæåòå ñêà÷àòü ïðàâèëüíî îòôîðìàòèðîâàííóþ ðàáîòó
Ñêà÷àòü ðåôåðàò