3. Напівпровідникові матеріали для виготовлення імс
Напівпровідникову інтегральну мікросхему виготовляють у приповерхневому шарі напівпровідникового монокристала, створюючи в ньому зони, які виконують роль елементів (резисторів, провідників, транзисторів, діодів, конденсаторів тощо).
Для прикладу розглянемо технологію виготовлення напівпровідникових ІМС у приповерхневому шарі кремнієвої пластини (рис. 25.1).
Рисунок 25.1 – Технологічна схема виробництва напівпровідникових ІМС
Напівпровідникові ІМС виготовляють у приповерхневому шарі тонкої пластини, вирізаної з монокристала кремнію. Вибір кремнію зумовлений його властивостями.
Кремній порівняно з іншими напівпровідниками має більш високу температуру плавлення (1415 °С), стійкий до хімічних впливів, його багато в природі (27,6 % маси земної кори), має високу механічну міцність, твердість, не піддається корозії, відносно легко очищується від домішок, має стабільний оксид (SiO2), можна отримати монокристали кремнію з однорідною структурою без внутрішніх напружень та оптичних дефектів, з правильною кристалічною решіткою та дуже чистою (малошорсткою) поверхнею. Всі ці властивості дуже важливі для виробництва якісних ІМС.
Для виробництва ІМС використовують монокристали кремнію у вигляді круглих пластин діаметром 100 – 120 мм і товщиною 200 – 400 мкм.
Отримання кремнію. У природі вільного кремнію немає. Сировиною для отримання кремнію є кварцовий пісок, який містить кремній у вигляді діоксиду (SіО2). Попередньо очищений пісок відновлюють за допомогою вуглецю:
SiO2 +С→Si + СО2.
Отриманий кремній містить до 2 % домішок (інших хімічних елементів), які змінюють його властивості, а відповідно негативно впливають на якість роботи мікросхем.
Очищення кремнію. Очищують кремній від домішок соляною кислотою, воднем та іншими речовинами. Проте очищений хімічним способом кремній не задовольняє вимог, які ставляться до матеріалів, що використовуються в мікроелектроніці. Кінцевим очищенням кремнію є безтигельне зонне переплавлення, яке ще називають зонним очищенням.
З очищеного кремнію вирощують монокристали. Кремній плавлять (Тпл = 1420 °С). Отримані монокристали ріжуть на пластини, одну з поверхонь яких шліфують, полірують, промивають, висушують, і готові (чорні, блискучі) пластини відправляють для виготовлення ІМС.
- Курс лекцій
- Технології виробництва машин та устаткування
- Тема 14 Ливарне виробництво
- 1. Загальні відомості про ливарне виробництво
- 2. Способи виготовлення відливок
- Виготовлення виливків у разових формах
- Виготовлення виливків у кокілях
- Виготовлення виливків під тиском
- Виготовлення виливків за виплавними моделями
- Виготовлення виливків відцентровим литтям
- 3. Контроль якості виливків
- Тема 15 Обробка металів тиском
- 1. Суть обробки металів тиском
- 2. Основні види обробки металів тиском
- 3. Технологічні процеси виготовлення заготівок
- Виготовлення заготівок пресуванням
- Волочіння
- Кування
- Технологічний процес штампування
- Тема 16 Процес зварювання
- 1. Характеристика зварювання та види зварних з'єднань
- 2. Термічні способи зварювання
- 3. Термомеханічні способи зварювання
- 4. Механічні способи зварювання
- 5. Паяння металів
- Тема 17 Технології обробки металів
- 1. Технологія процесу різання металів
- 2. Способи механічної обробки різанням
- 3. Хімічні та електричні способи обробки різанням
- 4. Термічна обробка металевих виробів
- 5. Технологічний процес складання машин
- Тема 18 Технології хімічних виробництв
- 1. Структура хімічної промисловості України
- 2. Хіміко-технологічні процеси (хтп)
- 3. Виробництво основних видів хімічної продукції
- Особливості технологій виробництва азотних добрив
- 4. Нафтопереробна промисловість
- Тема 19 Деревообробна промисловість
- 1. Лісопромисловий комплекс України
- 2. Лісозаготівля та лісопильне виробництво
- 3. Переробка деревини
- Тема 20 Технології будівельних матеріалів та виробів
- 1. Будівельні матеріали із кераміки
- 2. Виробництво скла та скловиробів
- 3. Виготовлення гіпсу, вапна, цементу
- 4. Виготовлення цегли, каменю, бетонних та залізобетонних виробів
- Тема 21 Технології галузей легкої промисловості
- 1. Структура легкої промисловості України
- 3. Швейна промисловість
- 4. Виробництво шкіри та виробів з неї
- Тема 22 Біотехнології
- 1. Схема біотехнологічного виробництва
- Основні сфери застосування біотехнології
- Тема 23 Технології перероблення сільськогосподарської продукції та харчової промисловості
- 1. Виробництво хлібобулочних виробів
- 2. Виробництво цукру
- 3. Виробництво м’яса, молока, м’ясо-молочних продуктів
- 4. Виробництво етилового спирту
- Тема 24 Транспорт і зв’язок
- 1. Види транспорту та транспортних перевезень
- 3. Основні види зв’язку
- Тема 25 Основи технологій виробництва компонентів електронного устаткування
- 1. Поняття про електронну та мікроелектроніку
- 2. Інтегральні мікросхеми (імс)
- 3. Напівпровідникові матеріали для виготовлення імс