$% % & #&' ( ,,-."&#& /0, 1!! Félvezetk &2/3 4#+ 5 &675!! "# " $%&"" Az 1. IC: Jack Kilby # + 8 % 9/99: "#+ % ;! %% % 8/</< 4: % !

Átírás

1 Félvezetk $ & &' ( )*+,,-.&& /0, 1 &2/ &675 $& Az 1. I: Jack Kilby /99: + ; 8/</< 4: Év 1950 Átmér ½ inch Tömeg (kg) 0, inch 0, inch 2, mm mm mm 200 1

2 ; + + ( $ ' & ' > 0ED ( ) ( =+ 7. > ' + +& + * ( 4 ( ρ: 0 80(D : 2: 9 & H I I elemek technológiája + & / * + & )*+,-- './ & DF/0/G 12: &@@AAA9 9* 1 Szeletelés: kb µm Feszültségcsökkent h kezelés Él lekerekítés, polírozás Szelet vékonyítás Szelet polírozás: MP: chemical-mechanical polishing Mechanikai: kvarcpor szuszpenzió Kémiai: savas (HNO3, HF) és lúgos (NaOH) maratás felváltva Fotolitográfia Oxidáció, oxidmarás Diffúzió, implantáció Epitaxiális rétegnövesztés Vákuumtechnikai rétegleválasztások, 9 Fotolitográfia Folyékony reziszt, felvitel centrifugálással Maszk: nagyított, krómdioxid, üveghordozón Kett s maszkolás: Reziszt/SiO2/Si Megvilágítás mély UV (step & repeat) 2

3 A fotolitográfia fia használt hullámhosszai Hullámhossz (nm) 436, 405, Neve g, h, i vonal Mély UV (DUV) Mély UV Vákuum UV Fényforrás Hg-gz lámpa KrF excimer lézer ArF excimer lézer F 2 lézer Rajzolatfinomság (µm) 0,25 0,1 0,04 ;*JK * 9 L J λ +9 M* K+).N* Oxidmarás Ablaknyitás az adalékoláshoz HF-os elegyek Plazma Plazma elállítása: vákuumtérbe vezetve a kiválasztott gáz RF elektromágneses térben koronakisülés nagyon reakcióképes termékek: ionok, szabad gyökök, fotonok, semleges részecskék, molekulák pl. ózon. Szabályozás: RF teljesítmény Nyomás Alkalmazás: Izotrop marás: (relativ) nagy felületrl a fels réteg eltávolítása. Pl. tisztítás, fororeziszt eltávolítás. Ablaknyitás A rajzolatnak megfelel területen az Si felszín szabaddá tétele Reziszt felvitel, exponálás, elhívás az ismert módon SiO 2 marása NH 4 HF + HF A reziszt eltávolítása után a SiO 2 védi a felületet az adalékok bejutásától Anizotrop marás: maszkon keresztül nagy felbontású, pontos minta készítése. I, optikai, optoelektronikai elemek, MEMS InGaAs/InGaP/InP quantum-well laser (fels korong: elektród, alsó: laser)» 0.25 mikrométer profilok szilíciumon. Oxidáci ció A szelet felületén egyenletes, összefügg oxidréteg (SiO 2 ) kialakítása Nedves (vízgz jelenlétében) és száraz eljárás Kb on Ketts szerep: Technológiai: maszkol Áramköri: szigetel a felületen, MOS tranzisztorokban Maratandó anyag fotoreziszt, poliimid, poliuretán Szilícium egykristály SiO2 Si 3 N 4 Wolfram GaAs Maratószer O 2 O 2 + F 4 F 4 SF 6 SF 6 + O 2 F 4 2 F 6 F 3 H F 4 SF 6 NF 3 H 4 Összetétel (80 92) + (20 8) 100 (80 90) + (20 10) (80 92) + (20 8) 100 (80 92) + (20 8) (70 92) + (30 8) 100 3

4 Adalékol kolás: : diffúzi zió A p és n típusúadalék bejuttatása a szerkezetbe, meghatározott koncentrációban és mélységi eloszlásban A felülethez juttatott diffuzáns atomok (B, P) kb on bediffundálnak a felületi rétegbe Forrás lehet gáz, folyadék, szilárd Epitaxiális rétegnövesztés Az alaprács egykritályos szerkezetét, orientációját folytatja az új réteg Homoepitaxia: azonos anyagból, de pl. más adalékolással Heteroepitaxia: más anyag, de nagyon hasonló rácsállandóval pl: GaAlAs réteg GaAs hordozón Módszerek: Gázfázisú ~ VD (hemical Vapor Deposition) Folyadékfázisú ~ Molekulanyaláb ~ MBE Adalékol kolás: : implantáci ció Gyorsított ionok belövése az anyag felületi rétegébe VD leválaszt lasztás s gzfg zfázisból kémiai reakcióval Általában Si réteg, az alapreakció: Sil 4 (g) + 2H 2 (g) Si (sz) + 4Hl (g) Az egyensúlyi folyamat visszafelé marás, a hibás felületi réteg eltávolítására használható. Más kiindulási anyagok: SiHl 3, SiH 2 l 2, SiH 4 ~ 1200 PEVD: plazma VD, alacsonyabb hmérséklet, pontosabb szabályozás Az implantáció elnyei, hátrányai: Pontosabb Élesebb oldalirányú kontúr Felszín alatti réteg is létrehozható vele Rombolja a szerkezetet Kevésbé termelékeny Folyadékf kfázisú epitaxia Olvadékfázisból történik a rétegnövesztés Jellemzen heteroepitaxia pl: vegyületfélvezetkben heteroátmenet kialakítására 4

5 MBE molekulasugár epitaxia Több forrás (Knudsen cella), nagyon pontosan szabályozható atom vagy molekulasugár Ultranagy vákuum, ~ mbar nagy tisztaság Folyamatos ellenrzés lehetsége rétegépülés közben Lassú rétegnövekedés, akár monomolekulás rétegrendszer is elállítható, pl szuperrács lézerdiódához Lassú eljárás, egyszerre csak egy szelet Rétegnövekedés ~ 1 nm/perc Kötés, tokozás Huzalkötés szerellemezre Au, Al-Au, Si-Au huzal Termokompressziós (ultrahangos) kötés Méretkülönbségek áthidalására chip: ~ 1 µm, NYHL: 100 µm PVD: Physical Vapor Deposition Hagyományos vákuumtechnikai rétegleválasztások Katódprlasztás, Vákuumpárologtatás Elektronsugaras gzölés Fképp a kontaktus fémrétegek kialakítására Al, u Flip hip Kivezetések száma n chip/tok méret csökken Egész terület használata tokon belül és kívül Bels kontaktusok kivezetése többréteg NYHL-el Forraszgömbök / a kontaktusfelület nagyobb, mint a lábkivezetésnél Egy példa: p fém f gate-os MOS tranzisztor 5