1

21.

Technologie

mikroelektro

niczne -

systematyka

Opracował:
Adam Kogut
2005r.

2

Technologia:



półprzewodnikowa



cienkowarstwowa



grubowarstwowa

3

Technologia

półprzewodnikowa

- materiały



German (lata 50-te)



Si (większość diod,
tranzystorów, układów
scalonych)



AIII BV (GaAs, elementy
mikrofalowe i optoelektroniczne)



AII BVI (CdS, CdHgTe, c.w. –
fotodetektory , fotorezystory)

4

Technologia materiałów

półprzewodnikowych



Metoda chemiczna (99,9% krzem)



Czyszczenie strefowe

(współczynnik segregacji

<1)



Wytwarzanie monokryształów metodą
wyciągania z roztworu (metoda
Czochralskiego)



w tyglu czysty polikrystaliczny Si, pręt z
zarodkiem monokrystalicznym



tygiel pokryty SiO

2

, roztwór przykryty

B

2

O

3

, atmosfera Ar+5%H2, 1.5At



Szlifowanie, ścięcia bazowe, cięcie,
szlifowanie, polerowanie, mycie

5

Technologia

epiplanarna

w technologii

półprzewodnikowej



Wytwarzanie warstw
dielektrycznych



Domieszkowanie



Wytwarzanie
metalizacji



Epitaksja



Litografia

6

Wytwarzanie warstw

dielektrycznych



Utlenianie



termiczne (900-1200°) – SiO

2

na Si



suche, mokre, ciśnienie
atmosferyczne lub wysokie



anodowe (Si-anoda, Pt-Katoda,
elektrolit)



CVD (SiO

2

,Si

3

N

4

,Al

2

O

3

)

7

Domieszkowanie



W czasie wyciągania monokryształów



Wdyfundowanie atomów domieszki do
materiału pp (1i 2 prawo Ficka; źródła
domieszki ciekłe, gazowe, stałe; 2
etapy: predyfuzja i redyfuzja)



Implantacja domieszki do pp (jonizacja
domieszki, rozpędzenie jonów w polu
elektrycznym, bombardowanie pp,
zaburzenie struktury
krystaliczejwygrzewanie, precyzyjna

metoda)



Przy wzroście warstwy epitaksjalnej

8

Epitaksja

(proces wzrostu warstw

monokrystalicznych na podłożu

monokrystalicznym)



Homoepitaksja

(taka sama struktura krystaliczna i parametry sieciowe)



Heteroepitaksja

Rodzaje epitaksji

(najpopularniejsze)



VPE (osadzanie z fazy gazowej),
MOCVD: HEMT, HBT, niebieskie
lasery,

LEDy,detektory



MBE (z wiązki molekularnej)

9

Litografia

(odwzorowanie na powierzchni)



Fotolitografia (UV)



fotorezyst pozytywowy, wirówka,

wygrzewanie, naświetlanie,

wygrzewanie, wywołanie

(wodorotlenek sodu, TMAH)



subtraktywna, addytywna („lift-off”,

osadzanie elektrolityczne metalu)



kontaktowa, zbliżeniowa, projekcyjna

skaningowa, redukcyjna



Rentgenolitografia (maska z warstwą Au)



Elektronolitografia



Jonolitografia

10

Metalizacja

(osadzanie próżniowe c.w.

metalicznych)



Naparowanie próżniowe za pomocą źródeł
par grzanych



Oporowo (grzejniki wolframowe,
tantalowe, molibdenowe)



Indukcyjnie (tyglowe źródła par o wysokiej
wydajności)



Wiązką elektronową (działa el. o mocy
10...15kV*A)

* - Al, Au, Ni, Ti



Rozpylanie

*

w układzie diodowym,

triodowym magnetronowym (dobre
przekrycie schodków, do trudnotopliwych i
stopów), RF

11

Trawienie w technologii

półprzewodnikowej



Anizotropowość, selektywność



Mokre



Suche: plazmowe, jonowe



reaktory cylindryczne, planarne
(symetryczne,niesymetryczne)



wiązką jonową (IBE)



reaktywne trawienie wiązką jonową
(RIBE)



wspomagane chemicznie trawienie
wiązką jonową (CAIBE)

12



Układy scalone bipolarne

(tranzystory, rezystory,

kondensatory)



Izolacja złączowa (złącze p-n

spolaryzowane zaporowo),

dielektryczna (technologia

SOS, SOI), złączowo-

dielektryczna (ISOPLANAR)



Układy scalone unipolarne

(prawie same tranzystory

PMOS, NMOS, CMOS...)

Technologia

półprzewodnikowa

13

Technologia

cienkowarstwowa



Podłoża szklane, ceramiczne



Warstwy (wielowarstwy) do
setek nm



Ścieżki, kondensatory,
rezystory

14



Naparowanie próżniowe za pomocą
źródeł par grzanych (NiCr...)



Diodowa DC, RF



Triodowa DC (NiCr), RF (reaktywnie
Ta

2

N)



Magnetronowa (Cu, Al, Cr, Ti, Ag,
TiN / AlN, Al

2

O

3

, Ta

2

O

5

, SiO

2

)

Technologia

cienkowarstwowa –

metody próżniowego

nanoszenia warstw

15

Technologia

grubowarstwowa



Podłoża: ceramika alundowa

(zaw. 85 do 96% Al2O3, grubość

najczęściej 0.25 do 1mm)



Warstwy o grubości kilku um:

ścieżki przewodzące, rezystory,

kondensatory, el. indukcyjne

16

Technologia

grubowarstwowa



Drukowanie warstw grubych

( pasta, gęstość sita, odległość

sito – podłoże, kąt natarcia,

pionowy przesuw rakla, twardość

rakla)



Suszenie (150°C)



Wypalanie (odpowiedni profil,LTCC

temp max 850°C, HTCC 1600°C)

17

Technologia

grubowarstwowa



Korekcja laserowa rezystorów
(rozrzut 10-15%,
projektowane na mniejszą
wartość R), różne kształty
cięcia, dwa cykle
doregulowania

18

Technologia

grubowarstwowa +

technologia

cienkowarstwowa +

technologia

półprzewodnikowa



Moduły MCM



MCM-D (osadzanie c.w. metalicznych
lub dielektrycznych na Si, diamencie,
ceram., podłożu metalowym)



MCM-L (laminowane, jak
wielowarstwowe obwody druk.)



MCM-C (ceramika, wielowarstwowe
układy grubowarstwowe na podłożu
ceramicznym)