Войти
Аннотированная фотография кристалла Fairchild Процесс, используемый для изготовления микрочипов Планарный процесс - это производственный процесс, используемый в полупроводниковой промышленности для создания отдельных компонентов транзистора и, в свою очередь, соединения этих транзисторов вместе. Это основной процесс, с помощью которого создаются микросхемы кремния интегральных схем. В процессе используются методы пассивации поверхности и термического окисления.
Планарный процесс был разработан в Fairchild Semiconductor в 1959 году.
Ключевой концепцией является просмотр схемы в ее двухмерной проекции (плоскости), что позволяет использовать обработка фотографий такие понятия, как пленочные негативы для маскировки проекций химических веществ, подвергающихся воздействию света. Это позволяет использовать серию экспонирования на подложке (кремний ) для создания оксида кремния (изоляторы) или легированных областей (проводников). Вместе с использованием металлизации и концепций изоляции p – n-переходов и пассивации поверхности, можно создавать схемы на срезе монокристалла кремния (пластине) из були из монокристаллического кремния.
Способ включает основные процедуры окисления диоксида кремния (SiO 2), травления SiO 2 и диффузии тепла. Заключительные этапы включают окисление всей пластины слоем SiO 2, травление контактных переходных отверстий в транзисторах и нанесение покрывающего металлического слоя поверх оксида, таким образом соединяя транзисторы, не соединяя их вручную.
В 1955 году Карл Фрош и Линкольн Дерик из Bell Telephone Laboratories (BTL) случайно обнаружили, что диоксид кремния может быть выращен на кремнии. Позже в 1958 году они предположили, что слои оксида кремния могут защищать кремниевые поверхности во время процессов диффузии и могут использоваться для маскировки диффузии.
Пассивирование поверхности, процесс, с помощью которого полупроводник поверхность становится инертной и не меняет свойств полупроводника в результате взаимодействия с воздухом или другими материалами, контактирующими с поверхностью или краем кристалла, был впервые разработан египетским инженером Мохамед М. Аталла на BTL в конце 1950-х. Он обнаружил, что образование слоя термически выращенного диоксида кремния (SiO 2) значительно снижает концентрацию электронных состояний на поверхности кремния и обнаружил важное качество пленок SiO 2, заключающееся в сохранении электрических характеристик p – n-переходов и предотвращении ухудшения этих электрических характеристик из-за газовой окружающей среды. Он обнаружил, что слои оксида кремния можно использовать для электрической стабилизации поверхностей кремния. Он разработал процесс пассивации поверхности, новый метод изготовления полупроводниковых устройств, который включает покрытие кремниевой пластины изолирующим слоем оксида кремния, чтобы электричество могло надежно проникать в проводящий кремний ниже. Выращивая слой диоксида кремния поверх кремниевой пластины, Аталла смогла преодолеть поверхностные состояния, которые не позволяли электричеству достигать полупроводникового слоя.
Atalla впервые опубликовал свои выводы в 1957 году. По словам Fairchild Semiconductor инженера Чи-Танга, процесс пассивации поверхности, разработанный Аталлой и его командой, был «самым важным и значительным достижением технологии, которое проложил путь ", который привел к кремниевой интегральной схеме.
На собрании Электрохимического Общества 1958 Мохамед Аталла представил доклад о пассивация поверхности PN-переходов посредством термического окисления, основанная на его записках по BTL 1957 года, и продемонстрировала пассивирующее действие диоксида кремния на поверхность кремния. Это была первая демонстрация того, что высококачественные диоксидные пленки из диоксида кремния можно выращивать термически на поверхности кремния для защиты нижележащих кремниевых pn-переходов диодов и транзисторов.
Швейцарский инженер Жан Орни присутствовал на той же встрече 1958 года и был заинтригован презентацией Аталлы. Однажды утром Хорни придумал «планарную идею», размышляя об устройстве Аталлы. Воспользовавшись пассивирующим действием диоксида кремния на поверхность кремния, Хорни предложил изготавливать транзисторы, защищенные слоем диоксида кремния. Это привело к первой успешной реализации технологии пассивации кремниевых транзисторов Atalla термическим оксидом.
Планарный процесс был разработан Жаном Хорни, одним из «предательской восьмерки », когда он работал at Fairchild Semiconductor, с первым патентом, выданным в 1959 году.
Вместе с использованием металлизации (для соединения интегральных схем) и концепцией изоляции p – n переходов (из Курта Леховца ) исследователи из Fairchild смогли создать схемы на срезе монокристаллического кремния (пластине) из монокристаллической кремниевой були.
В 1959 году Роберт Нойс опирался на работу Хорни с его концепцией интегральной схемы (IC), которая добавляла слой металла к верхней части основной схемы Хёрни. структура для соединения различных компонентов, таких как транзисторы, конденсаторы или резисторы, расположенные на одном и том же куске кремния. Планарный процесс обеспечил мощный способ реализации интегральной схемы, превосходящей более ранние концепции интегральной схемы. Изобретение Нойса было первым монолитным ИС.
Ранние версии планарного процесса использовали фотолитографический процесс с использованием ближнего ультрафиолетового света от ртутной лампы. По состоянию на 2011 год мелкие детали обычно изготавливаются с помощью УФ-литографии глубиной 193 нм. Некоторые исследователи используют даже более высокоэнергетическую литографию в крайнем ультрафиолете.
