ПЛАНА́РНАЯ ТЕХНОЛО́ГИЯ
-
Рубрика: Технологии и техника
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ПЛАНА́РНАЯ ТЕХНОЛО́ГИЯ (от англ. planar, от лат. planus – плоский, ровный), совокупность способов изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем путём формирования их структур с одной стороны пластины (подложки), вырезанной из монокристалла. Разработана в 1959 в США. П. т. основана на создании в приповерхностном слое подложки областей с разл. типами проводимости или с разной концентрацией примесей, в совокупности образующих структуру ПП прибора или интегральной схемы. Наибольшее распространение в качестве полупроводникового материала для подложек в П. т. получил монокристаллич. кремний. В ряде случаев используют сапфир, на поверхность которого наращивают гетероэпитаксиальный слой (см. Эпитаксия) n- или p-типа проводимости толщиной ок. 1 мкм. Области структур создаются локальным введением в подложку примесей (посредством диффузии или ионной имплантации), осуществляемым через маску (обычно из плёнки оксида кремния SiO2), формируемую на рабочей стороне подложки при помощи фотолитографии. Последовательно проводя процессы окисления (образование плёнки SiO2), фотолитографии (создание маски) и введения примесей, можно получить в приповерхностном слое подложки легированную область любой требуемой конфигурации, а также внутри области с одним типом проводимости (уровнем концентрации примесей) создать область с др. типом проводимости. Все области имеют выход на одну сторону подложки, что позволяет через окна в плёнке SiO2 осуществить их коммутацию в соответствии с заданной схемой посредством плёночных металлич. (как правило, из Al) проводников, формируемых также с помощью фотолитографии. Плёнка SiO2, помимо использования её в качестве маски, защищает выходящие на поверхность p – n-переходы как в процессе их формирования, так и при эксплуатации ПП приборов и микросхем.
П. т., как правило, включает до нескольких десятков и более технологич. операций, очерёдность и условия выполнения которых строго регламентированы. В зависимости от характера воздействия на используемые материалы, целей и конечного результата операции П. т. можно условно разделить на следующие осн. группы: подготовка подложек (механич. и химич. обработка для получения плоской поверхности без дефектов, очистка поверхности); нанесение материала (осаждение диэлектрич. и металлич. плёнок на подложках, эпитаксиальное наращивание слоёв и др.); формирование конфигураций плёночных элементов и окон в плёнках (фотолитография и т. п.); формирование в подложке областей с разл. электрофизич. характеристиками (диффузионное или ионное легирование монокристаллич. подложек; создание плёнок поликристаллич. Si, слоёв SiO2); удаление материала (химич. и плазменное травление и др.); термообработка для придания необходимых свойств материалам и элементам конструкции изделий (отжиг плёнок для снятия внутр. напряжений в них, вжигание контактов и т. п.); соединение материалов (сварка, пайка, сборка, герметизация корпусов); контрольные и подгоночные операции (контроль электрофизич. свойств материалов, геометрич. размеров и параметров элементов изделий; контроль дискретных ПП приборов и микросхем на функционирование и др.); вспомогат. операции (комплектация, упаковка изделий, межоперационная транспортировка и т. д.).
Характерной особенностью П. т. является то, что некоторые технологич. операции (напр., операции окисления, фотолитографии, очистки, легирования) повторяются многократно и ПП подложки проходят неск. раз одни и те же технологич. участки. Каждая такая повторяющаяся последовательность операций (блок операций) формирует определённую часть структуры прибора или микросхемы (напр., базовую, эмиттерную или коллекторную область транзистора, коммутационные проводники). Изменяя число блоков операций, можно изготавливать любые приборы – от диодов до сложных интегральных схем. Завершается блок контрольными операциями, позволяющими своевременно устанавливать причины возникновения дефектов (брака) и по возможности устранять их.
П. т. обеспечивает возможность одноврем. изготовления в едином технологич. процессе большого числа идентичных дискретных ПП приборов или микросхем (до 103 и более на одной пластине). По окончании формирования приборных структур пластины разделяют на отд. кристаллы – чипы (напр., путём разрезания их алмазным диском либо скрайбирования), которые монтируют в корпус или кристаллодержатель. Групповая обработка пластин в П. т. обеспечивает хорошую воспроизводимость параметров приборов и микросхем и высокую производительность при сравнительно низкой стоимости изделий. До сер. 1990-х гг. П. т. – осн. направление в технологии изготовления изделий микроэлектроники.