Giáo trình môn học công nghệ vi điện tử 5 pptx

Vỏỷt lióỷu khồớiõỏửu coù thóứ laỡ caùt hoỷc mọỹt khoaùng chỏỳt cuớa Si. Mọỹt loỡ họử quang õióỷn noùng chaớy õổồỹc duỡng õóứ taỷo ra Silic coù õọỹ saỷch cỏỳp luyóỷn kim (metallurgical grade silicon, MGS), õọỹ saỷch khoaớng 98%. Caùc haỷt MGS õổồỹc õổa vaỡo loỡ phaớn ổùng loớng vồùi mọỹt khờ taới chổùa hydrochloric acid õóứ chuyóứn MGS thaỡnh caùc khờ chổùa Si nhổ silane vaỡ chlorosilane. Caùc khờ õổồỹc taùch vaỡ laỡm saỷch qua mọỹt daợy caùc bọỹ taùch vaỡ chổng cỏỳt. Coù hai phổồng phaùp chờnh õóứ taỷo ra Si saỷch cỏỳp õọỹ õióỷn tổớ (electronic grade, 33 34 EGS). Mäüt phỉång phạp bao gäưm sỉû ph Si tỉì khê chỉïa Si lãn trãn mäüt äúng Si nọng (äúng Si nọng tảo ra cạc vë trê kêch cåỵ ngun tỉí ). ÄÚng Si låïn ráút nhanh âãún âỉåìng kênh 20 cm. Nãúu dng khê trichlorosilane, thç phn ỉïng xy ra nhỉ sau: SiHCl 3 (gas) + H 2 (gas) → Si(solid) + 3HCl(gas) Phỉång phạp thỉï hai, cọ nhiãưu ỉu âiãøm hån, sỉí dủng phn ỉïng trong bãø lng. Trong âọ khê chỉïa Si v cạc hảt máưm Si tinh khiãút âỉåüc ni. Si EGS cọ cáúu trục âa tinh thãø v chỉïa tảp cháút cọ näưng âäü trong khong ppm (nh hån 20 ppm). Tiãúp theo Si EGS s âỉåüc cho nọng chy âãø ni thnh thi âån tinh thãø. Cọ 3 phỉång phạp chênh âãø ni thi âån tinh thãø tỉì Si EGS. Phỉång phạp âỉåüc sỉí dủng räüng ri nháút l k thût Czochralski. Trong phỉång phạp ny, mäüt hảt âån tinh thãø máưm nh âỉåüc nhụng trong EGS nọng chy, v tinh thãø máưm s âỉåüc kẹo gradual sao cho thi âån tinh thãø âỉåüc cọ âỉåìng kênh 15 cm âỉåüc hçnh thnh tỉì qua ï trçnh lm ngüi. Mäüt phỉång phạp khạc l phỉång phạp nọng chy vng. Trong phỉång phạp ny, mäüt thi Si âàût theo phỉång thàóng âỉïng âỉåüc lm nọng cha củc bäü tỉì dỉåïi lãn sỉí dủng l củc bäü quẹt tỉì dỉåïi lãn (chàóng hản l vi sọng). Vng nọng chy âỉåüc tại tinh thãø họa nhåì cạc tinh thãø máưm. Phỉång phạp thỉï ba l phỉång phạp Bridgeman, âỉåüc dng ch úu cho GaAs. Trong âọ váût liãûu âa tinh 35 thãø âỉåüc lm nọng chy dc theo mäüt thuưn hẻp, di nhåì l quẹt dc. V âỉåüc lm ngüi tỉì mäüt phêa cọ gàõn våïi tinh thãø máưm. Quạ trçnh ni âån tinh thãø cọ hai mủc tiãu. Mäüt l chuøn cáúu trục âa tinh thãø thnh cáúu trục âån tinh thãø. Hai l loải b cạc tảp cháút khäng mong mún. Quạ trçnh ny xy ra åí màût phán cạch ràõn - lng. Trong quạ trçnh ni âån tinh thãø, cạc tảp cháút cọ thãø âỉåüc âỉa vo âãø tảo ra âån tinh thãø bạn dáùn loải n hồûc p. Cạc thi bạn dáùn s âỉåüc càõt thnh cạc phiãún mng, âỉåìng kênh 0.5 mm (wafer). Màûc d chè mäüt pháư n ráút mng ca âéa bạn dáùn âỉåüc dng âãø têch håüp linh kiãûn, nhỉng âäü dy ca âéa bo âm cho sỉû äøn âënh cå hc ca IC. So våïi cäng nghãû chãú tảo wafer thç cäng nghãû chãú tảo linh kiãûn phạt triãøn nhanh hån nhiãưu. Mäüt säú cäng nghãû cọ thãø tråí thnh lảc háûu trỉåïc khi âỉåüc cäng bäú. Tuy nhiãưn nãưn tng v mủc tiãu ca chụng cọ thãø chỉa thay âäøi. Hỗnh 1-29 mọ taớ caùc bổồùc tuỏửn tổỷ cuớa qui trỗnhchóỳ taỷo IC. Khi cho trổồùc caùc yóu cỏửu vaỡ caùc chi tióỳt kyợ thuỏỷt cuớa maỷch thỗ IC coù thóứ õổồỹc thióỳt kóỳ dổồùi daỷng circuit layout vồùi caùc chi tióỳt vóử chióửu rọỹng, chióửu sỏu cuớa mọựi mọỹt õồn vở cồ baớn. Chúng haỷn vồùi mọỹt MOSFet õồn giaớn, sồ õọử bọỳ trờ tọứng thóứ (layout) seợ õổồỹc chuyóứn thaỡnh caùc sồ õọử khọứ lồùn cho mọựi mọỹt mổùc mỷt naỷ. Sau õoù caùc sồ õọử naỡy seợ õổồỹc thu nhoớ laỷi õóứ thu õổồỹc mỷt naỷ cuọỳi cuỡng. Vồùi caùc maỷch VLSI, ngổồỡi thióỳt kóỳ coù thóứ mọ taớ mọỹt caù ch õióỷn tổớ toaỡn bọỹ layout cuớa maỷch. Sau õoù thióỳt kóỳ õổồỹc chuyóứn thaỡnh daỷng sọỳ vaỡ õổồỹc lổu trổợ trón bng tổỡ. Mỷt naỷ coù thóứ bao gọửm nhióửu mổùc khaùc nhau cho caùc chóỳ taỷo khaùc nhau. Caùc mỷt naỷ õổồỹc laỡm tổỡ caùc vỏỷt lióỷu nhổ chromium, chromium oxide, hoỷc silicon. 36 37 38 Bỉåïc tiãúp theo l quạ trçnh quang khàõc (lithography), cọ thãø âỉåüc làûp lải nhiãưu láưn cho cạc bỉåïc xỉí l tỉång ỉïng våïi cạc mỉïc màût nả khạc nhau. Quang khàõc l quạ trçnh chuøn dảng hçnh hc trãn màût nả vo bãư màût ca Si wafer. Mäùi chu trçnh quang khàõc thỉåìng bao gäưm sỉû àn mn qua cạc cỉía säø måí hồûc vảch cạc dảng nháút âënh cho bỉåïc tiãúp theo, chàóng hản nhỉ ph cạc mng mong mún hay âỉa tảp cháút vo cạc vng â âỉåüc måí nhåì quạ trçnh khúch tạn hồûc cáúy ion. Cạc bỉåïc tiãu biãøu ca quạ trçnh quang khàõc âỉåüc mä t trong hçnh 1-30. Cạc màût nả âỉåüc d ng âãø måí cạc cỉía säø qua låïp silicon dioxide sao cho tảp cháút dỉåïi dảng khê cọ thãø khúch tạn qua âọ. Mäüt låïp cn quang (photoresist, PR) tỉì cạc váût liãûu polymer nhảy sạng âỉåüc ph lãn trãn màût låïp SiO2. Màût nả âỉåüc âàût ãn trãn låïp PR v âỉåüc chiãúu tia cỉûc têm. Cạc chäù läü sạng s bë polymer họa, cn cạc chäù bë thç khäng. Cạc vng khäng bë polymer họa s bë àn mn båíi acid BHF (buffered-HF), âãø läü ra cạc cỉía säø cho quạ trçnh khúch tạn. Cạc wafer s âỉåüc âàût vo l âãø khúch tạn cọ chỉa khê ti B2H6 hồûc PH3âãø tảo ra cạc miãưn pha tảp mong mún. Cạc bỉåïc xỉí l âån vë tiãu biu bao gäưm sỉû ph mng epitaxi (âån tinh thãø ) v mng khäng epitaxi, sỉû oxi họa, cáúy ion v kim loải họa (ph kim loải). Quạ trçnh ny nhàòm mủc tiãu tảo ra cạc miãưn têch cỉûc v cạch ly chụng våïi nhau. úu täú chênh åí âay l sỉû phán bäú tảp cháút v sỉû mä t r 39 raỡng cuớa phỏn bọỳ taỷp chỏỳt. Caùc wafer phaới traới qua nhióửu bổồùc khaùc nhau cuớa quaù trỗnh xổớ lyù ồớ nhióỷt õọỹ cao nón coù thóứ dỏựn tồùi sổỷ phỏn bọỳ laỷi taỷp chỏỳt. Do õoù rỏỳt nhióửu nọự lổỷc õaợ õổồỹc thổỷc hióỷn õóứ haỷ thỏỳp nhióỷt õọỹ cuớa caùc quaù trỗnh xổớ lyù. Quaù trỗnh õoùng kióỷn maỷch IC bao gọửm vióỷc gừn chip (die) vaỡo mọỹt vỏỷt lióỷu gaù nhỏỳt õởnh, vióỷc nọỳi dỏy giổợa caùc õổồỡng dỏựnlinh kióỷn vồùi gaù vaỡ taỷo hỗnh cho noù. Caùc vỏỷt lióỷu gaù thổồỡng laỡ plastic, kim loaỷi vaỡ gọỳm. Hỗnh 1-31 mọ taớ quaù trỗnh chi tióỳt chóỳ taỷo mọỹt NMOS Si - gate IC tổỡ caùc wafer ban õỏửu õóỳn õoùng kióỷn cho IC. Khi mỏỷt õọỹ linh lióỷn tng lón thỗ sọỳ chỏn cuớa IC trồớ thaỡnh mọỹt nhổồỹc õióứm do kờch thổồùc bọỹ gaù lồùn seợ laỡm tọứn hao nhióỷt lồùn. ọửng thồỡi sọỳ chỏn cuớa IC nhióửu cuợng laỡm tng tờn hióỷu nhióựu. Bón caỷnh õoù thồỡi gian sổớ duỷng (lifetime) cuợng laỡ mọỹt yóỳu ttoù quan troỹng trong vióỷc thióỳt kóỳ gaù giổợ IC. 40 . (chàóng hản l vi sọng). Vng nọng chy âỉåüc tại tinh thãø họa nhåì cạc tinh thãø máưm. Phỉång phạp thỉï ba l phỉång phạp Bridgeman, âỉåüc dng ch úu cho GaAs. Trong âọ váût liãûu âa tinh 35 thãø. caùc quaù trỗnh xổớ lyù. Quaù trỗnh õoùng kióỷn maỷch IC bao gọửm vi ỷc gừn chip (die) vaỡo mọỹt vỏỷt lióỷu gaù nhỏỳt õởnh, vi ỷc nọỳi dỏy giổợa caùc õổồỡng dỏựnlinh kióỷn vồùi gaù vaỡ taỷo. thãø bạn dáùn loải n hồûc p. Cạc thi bạn dáùn s âỉåüc càõt thnh cạc phiãún mng, âỉåìng kênh 0 .5 mm (wafer). Màûc d chè mäüt pháư n ráút mng ca âéa bạn dáùn âỉåüc dng âãø têch håüp linh kiãûn,