CFA LogoCFA Logo Computer
Загрузка поиска
Новости Компьютеры Прайс-лист [Новое] Прайс-лист [Б/У] Для ноутбуков Конфигуратор ПК Заказ, Оплата, Доставка Сервис объявления Драйвера Статьи Как нас найти Контакты
Новости
RSS канал новостей
Согласно свежей информации в Сети, модифицированные версии графических ускорителей Radeon RX Vega ...
Компания PNY сообщает о выпуске графического ускорителя PNY GeForce GTX 1070 8GB XLR8. В данной ...
Сегмент корпусных вентиляторов в эти дни пополнился моделями в исполнении компании Raijintek. Речь ...
Компания GeIL накануне анонсировала оперативную память серии GeIL Super Luce RGB Lite DDR4. Данные ...
Специалисты компании iiyama предлагают своим клиентам новый крупноформатный монитор. Речь идет о ...
Самое интересное
Программаторы 25 SPI FLASH Адаптеры Optibay HDD Caddy Драйвера nVidia GeForce Драйвера AMD Radeon HD Игры на DVD Сравнение видеокарт Сравнение процессоров

АРХИВ СТАТЕЙ ЖУРНАЛА «МОЙ КОМПЬЮТЕР» ЗА 2002 ГОД

В недрах микросхем

Сергей КРУШНЕВИЧ insgas@svitonline.com

Каждый, кто хоть раз забирался во внутренности сложного электронного прибора, замечал маленькие (и не очень :-)) микросхемы и задавал вопрос, а что там внутри, и как это работает. Давайте же попробуем проникнуть в секреты микросхем.

В этой первой статье цикла я хочу познакомить читателей с технологией производства полупроводниковых интегральных микросхем.

Немного теории

В процессе развития электроники непрерывно усложнялось оборудование — возрастало количество отдельных (дискретных) элементов, в результате чего увеличивались габариты и масса конечного изделия и, как следствие, уменьшалась надежность. Это привело к появлению пленочных, а чуть позже гибридных микросхем.

Физически гибридная микросхема представляет собой диэлектрическую (непроводящую ток) подложку, на которой нанесены тонкопленочные (толщина пленки меньше 10 мкм) или толстопленочные элементы (резисторы, конденсаторы (рис. 1), индуктивности и т.д.) и навесные (прикрепленные к подложке) элементы. Составляющие гибридных микросхем можно встретить на Рис. 1материнской плате — это SMD-компоненты.

Следующим этапом в развитии микроэлектроники стало появление полупроводниковых микросхем, практически вытеснивших гибридные микросхемы из серийного производства. Основное их преимущество —степень интеграции (количество элементов на единицу площади кристалла), которая на несколько порядков выше, чем у гибридных микросхем. Это и определяет меньшую себестоимость конечной микросхемы (хорошо, что Intel выпускает полупроводниковые процессоры :-)) и на несколько порядков повышает надежность (как минимум внешних соединений). К сожалению, из-за значительных паразитных емкостей полупроводниковые микросхемы, по сравнению с гибридными, имеют значительно более низкие предельные рабочие частоты.

Все полупроводниковые микросхемы изготавливаются по планарной технологии — все выводы и p-n-переходы выходят на одну сторону. Основным недостатком данной технологии является малая плотность упаковки элементов в единице объема, так как все элементы сформированы в приповерхностном шаре толщиной всего 1–2 мкм, тогда как толщина подложки — 200–500 мкм. Но с этим пока приходится мириться.

Чтобы получить законченную микросхему, необходимо пройти довольно много этапов: получение и очистка полупроводниковых подложек, создание структур (транзисторов, резисторов, проводников и т.д.), резка на кристаллы, контроль качества, сборка.

Получение слитка

Основным сырьем для создания полупроводниковых микросхем на основе кремния (Si) является одно из самых распространенных на нашей планете соединений — оксид кремния SiO2 (в народе его прозвали песок :-)). В современной химической номенклатуре кремний называется Рис. 2силициум (за бугром его еще иногда именуют силиконом).

Песок промывают, очищают от всевозможных примесей и с помощью реакций восстановления (не буду вдаваться в химические подробности) получают кристаллический кремний, который закрепляют в устройстве бестигельной плавки и проводят окончательную очистку. Этот процесс очистки выполняют следующим образом: на небольшой части слитка создается расплавленная зона (температура плавления кремния 1414°С), которую при помощи перемещения нагревательного элемента (лазер, высокочастотный индуктор и т.д.) двигают вдоль слитка. В результате разности температур кристаллизации кремния и примесей, последние перемещаются вместе с расплавленной зоной в конец слитка. После 10–20 проходов процесс завершают и отрезают конец слитка с примесями.

Для получения монокристаллического слитка (когда во всем его объеме сохраняется кристаллическая решетка одного типа) к одному концу слитка подносят затравку (кусочек материала с кристаллической решеткой, которую необходимо получить в конечном слитке) и место соприкосновения расплавляют. После чего, вращая штоки в разные стороны, нагреватель медленно перемещают к другому концу слитка (рис. 2).

Так как при высокой температуре чистый кремний химически активен, то эти операции проводят в высоком вакууме — давление в камере меньше 0.0001 Па (напомню, нормальное атмосферное давление — 101325 Па).

Сейчас на производстве «выращивают» слитки диаметром 300 мм, хотя довольно часто в промышленности все еще используют 100-мм подложки.

Получение подложек

Полученные слитки специальными методами ориентируют в пространстве для получения пластин с определенным направлением кристаллической решетки. Далее слиток разрезают на отдельные пластины толщиной 0.2–0.3 мм (рис. 3). Для этого могут использоваться как «классические» методы (резка диском с внутренней режущей кромкой), так и новые (ультразвуковая или лазерная резка и т.д.). Резать слитки — весьма непростая задача при твердости кремния 7-мь (по Рис. 3шкале Мооса, наибольшая твердость 10-ть — у алмаза).

При резке «классическим» способом до 60% слитка срезается режущим инструментом. В качестве режущей кромки чаще всего используется алмазный абразив, реже карбид бора.

Шлифовку полученных пластин выполняют свободным или связанным абразивом с размерами зерен от 120 до 50 мкм. В результате получается пластина с микронеровностью (RA) 0.32–0.04 мкм (9–12 класс чистоты). С помощью полировки микронеровность доводят до значения менее 0.01 мкм (14-й класс чистоты — почти как зеркало :-)). В качестве полировального вещества используют пасты и порошки (размер зерен меньше 0.2–0.4 мм). Если необходима более гладкая поверхность — проводят химическое травление.

Полученная пластина представляет собой основу для формирования структур и носит гордое название — подложка.

На сегодня все. У кого появились вопросы — пишите.

(Продолжение следует)

Рекомендуем ещё прочитать:






Данную страницу никто не комментировал. Вы можете стать первым.

Ваше имя:
Ваша почта:

RSS
Комментарий:
Введите символы: *
captcha
Обновить





Хостинг на серверах в Украине, США и Германии. © www.sector.biz.ua 2006-2015 design by Vadim Popov