Технологический процесс

При производстве полупроводниковых интегральных микросхем применяется фотолитография и литографическое оборудование.

Разрешающая способность этого оборудования (т.н. проектные нормы) и определяет название применяемого техпроцесса.

Пример:

Процессоры Intel (Core 2 Duo) делают по УФ-технологии 0,045 мкм;

видеопроцессоры и flash-память фирмы Samsung - 0,040 мкм);

Процессоры Intel Core i3 -i7- тех. процесс - 0,032 мкм.

Компоненты имс

Катушки индуктивности ИМС (thin film inductor)

Рис. 9.8 Тонкопленочная катушка индуктивности для гибридных ИМС

Наиболее трудновыполнимые элементы ИМС.

Индуктивный эффект - отстава­ние тока от напряжения по фазе.

В качестве индуктивности могут использо­ваться искусственно созданные схемные элементы (гираторы), реализующие индуктивный эффект (например, транзисторы, работающие в таком режиме, при котором 1_К отстает по фазе от напряжения U_K на 90°).

Реализуемые таким образом катушки имеют малую индуктивность (микрогенри) и добротность.

Применяются пленочные индуктивности в виде однослойной спирали на плос­кости, часто из золота, т.к. оно обладает хорошей проводимостью (индуктивность мкГ/см ).

Т.к. изготовление тонкопленочных индуктивностей связано с трудностями, применяются главным образом дискретные навесные микрокатушки индуктивности.

Резисторы ИМС (thin film resistor)

Резисторы для полупроводниковых ИМС изготавливаются одновременно с созданием эмиттерной и базовой областей транзисторов методом локальной диффузии примеси в область базы или область эмиттера. Диапазон номиналов диффузионных резисторов лежит в пределах от 10 Ом до 50 кОм.

Пленочные резисторы для гибридных ИМС изготавливаются из материалов, обладающих высоким электрическим сопротивлением: хрома, тантала, метал­локерамики и др.

Для получения стабильных пленочных сопротивлений тол­щина пленки берется от 0,01 до 1 мкм.

Рис. 9.9 Тонкопленочные резисторы для гибридных ИМС

Очень тонкие пленки (0,005 мкм) значи­тельно изменяют свои параметры в процессе изготовления и эксплуатации схе­мы. Кроме того, воздействие воздуха вызывает поверхностное окисление, кото­рое приводит к изменению сопротивления.

В более толстых пленках это окис­ление сказывается меньше. Однако пленки толщиной более 1 мкм не обеспечи­вают достаточно прочного сцепления с подложкой.

Величина сопротивления определяется выражением

R =^.l / b^.h (9.1)

где р - удельное сопротивление материала;

b - ширина резистивного слоя [см];

h - толщина пленки;

l –длинна пленки

Очевидно, что при одной и той же толщине резистивной пленки можно получать различные сопротивления, отличающиеся друг от друга в десятки раз. Для этого достаточно изменять отношение длины пленки к ее ширине.

Диапазон номиналов пленочных резисторов лежит в пределах от 50 Ом до 10 Мом.

Конденсаторы имс

В полупроводниковых ИМС конденсатор формируется методом диффузии одновременно с формированием транзистора.

Используют барьерную емкость p-n-перехода эмиттер-база, коллектор-база или коллектор-подложка. Переход эмиттер-база обладает наибольшей из всех переходов удельной емко­стью (порядка 1500 пФ/мм²).

Рис.9.10 конденсатор на переходе Э/Б структуры транзистора; МОП конденсатор

Удельная емкость перехода коллектор-база в 5 - 6 раз ниже. Наименьшая удель­ная емкость у перехода коллектор-подложка.

Недостаток - наличие паразитных емко­стей, которые обычно возникают между одной из обкладок конденсатора и землей.

Тонкопленочные конденсаторы (thin-film capacitor)

Рис.9.11 Тонкопленочный конденсатор для гибридных ИМС

Обычно состоят из трех слоев: двух металлических обкладок (алюминий, золото, серебро, медь, тантал и др.), и диэлектрического слоя между ними (моно­окись кремния SiO, моноокись германия GeO, трехсернистая сурьма SbiSs и др.). Толщина слоя д/э - обычно десятые доли [мкм].

C = 0,0885 e S/d [пФ], (9.2)

где С - емкость [пФ];

S - площадь обкладок конденсатора [см²];

d - толщина диэлектрика.

Удельная емкость

С₀=0,0885 e/d [пФ/см²]. (9.3)

Тонкопленочные конденсаторы, как правило, позволяют получить емкость от единиц [пФ] до [мкФ]. При необходимости получения больших емкостей применяют дискретные конденсаторы.