Производство полупроводниковых интегральных микросхем — это сложный процесс, который позволяет создавать мощные электронные компоненты, используемые во множестве устройств, — от компьютеров и мобильных телефонов до аппаратуры спутниковой связи и медицинских устройств. Этот процесс требует высокой точности и тщательной работы с использованием специализированных технологий, включая фотолитографию, металлизацию и формирование элементов микросхемы. Введение в технологию производства полупроводниковых интегральных микросхем позволит лучше понять основные этапы процесса и их цель, а также увидеть важность данной технологии в нашей современной технической жизни.
Цель работы — рассмотреть основные этапы производства полупроводниковых интегральных микросхем и проанализировать перспективные направления развития технологии производства микросхем.
В интегральных микросхемах (ИМ) присутствуют четыре основных компонента: полупроводники, резисторы, диоды и транзисторы.
Полупроводники — обеспечивают проводимость электрического тока через микросхему, причем их проводимость изменяется с температурой.
Транзисторы — управляют потоком тока в цепи, усиливая или переключая его, что позволяет компьютерам обрабатывать данные. Биполярные транзисторы являются основными компонентами полупроводниковых ИМ. Важно, чтобы структура активных зон транзисторов обеспечивала оптимальные электрические характеристики. Основными параметрами электрофизики активных зон биполярных транзисторов являются концентрации легирующих атомов, подвижность электронов и дырок, а также диэлектрическая проницаемость исходного полупроводникового материала [1].
Диоды пропускают ток только в одном направлении, что позволяет им выполнять роль переключателей и интерпретировать информацию в двоичном виде. Поэтому диоды ИМ чаще всего используют в качестве выпрямителей, т. е. элементов, обладающих однонаправленной проводимостью. В интегральных микросхемах диоды обычно создаются не как отдельные элементы, а путем использования различных схем включения биполярных транзисторов. Паразитный транзистор в диодах ИМ имеет низкий коэффициент передачи тока 1…3, поэтому его влияние незначительно при малых токах. Необходимо учитывать максимально допустимое обратное напряжение для разных вариантов построения диодов, чтобы избежать пробоя переходов. В ИМ также применяются стабилитроны (опорные диоды) для стабилизации напряжения. Для стабилизации до 10 В используется эмиттерный переход транзистора в режиме электрического пробоя. Для стабилизации более высоких напряжений используется транзистор с оборванной базой в режиме лавинного пробоя коллекторного перехода.