Планарный процесс
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 создания кремниевых интегральных микросхем и наиболее часто используемый метод создания переходов при производстве полупроводниковых приборов . [1] В этом процессе используются методы пассивации поверхности и термического оксидирования .
Планарный процесс был разработан в Fairchild Semiconductor в 1959 году.
Планарный процесс оказался одним из наиболее важных достижений в полупроводниковой технологии. [1]
Обзор [ править ]
Ключевая концепция заключается в просмотре схемы в ее двумерной проекции (плоскости), что позволяет использовать концепции фотографической обработки, такие как негативы пленки, для маскировки проекции химических веществ, подвергшихся воздействию света. Это позволяет использовать серию воздействий на подложку ( кремний ) для создания оксида кремния (изоляторы) или легированных областей (проводники). Вместе с использованием металлизации, а также концепций изоляции p – n-перехода и пассивации поверхности можно создавать схемы на одном срезе кристалла кремния (подложке) из були монокристаллического кремния.
Процесс включает в себя основные процедуры окисления диоксида кремния (SiO 2 ), травления SiO 2 и тепловой диффузии. Заключительные шаги включают в себя окисление всей пластины слоем SiO 2 , травление контактных отверстий транзисторов и нанесение покрывающего металлического слоя поверх оксида , таким образом соединяя транзисторы без их соединения вручную.
История [ править ]
Развитие [ править ]
На Электрохимического общества собрании в 1958 году Мохамед Аталла представил доклад о пассивации поверхности PN-переходов термическим окислением , основанный на его записках BTL 1957 года. [2]
Швейцарский инженер Жан Эрни (один из « восьмерки предателей ») присутствовал на той же встрече в 1958 году и был заинтригован презентацией Аталлы. Однажды утром Эрни пришла в голову «планарная идея», размышляя об устройстве Аталлы. [2] Воспользовавшись пассивирующим действием диоксида кремния на поверхность кремния, Эрни предложил создавать транзисторы, защищенные слоем диоксида кремния. [2] Это привело к первой успешной реализации технологии пассивации кремниевых транзисторов Atalla термическим оксидом. [3]
Жан Эрни, работая в Fairchild Semiconductor , впервые запатентовал планарный процесс в 1959 году. [4] [5]
Вместе с использованием металлизации (для объединения интегральных схем) и концепции изоляции p–n-перехода (от Курта Леховца ) исследователи из Fairchild смогли создать схемы на одном срезе кремниевого кристалла (пластине) из монокристаллическая кремниевая буля .
В 1959 году Роберт Нойс, опираясь на работу Эрни, разработал свою концепцию интегральной схемы (ИС), которая добавляла слой металла к верхней части базовой структуры Эрни для соединения различных компонентов, таких как транзисторы, конденсаторы или резисторы , расположенные на тот же кусок кремния. Планарный процесс предоставил мощный способ создания интегральной схемы, превосходивший более ранние концепции интегральной схемы. [6] Изобретением Нойса стал первый монолитный микросхема. [7] [8]
Ранние версии планарного процесса использовали процесс фотолитографии с использованием ближнего ультрафиолетового света ртутной лампы.По состоянию на 2011 год небольшие детали обычно изготавливаются с помощью УФ-литографии «глубиной» 193 нм. [9] С 2022 года платформа ASML NXE использует свет экстремального ультрафиолета (EUV) с длиной волны 13,5 нм, генерируемый источником плазмы на основе олова, как часть процесса литографии в крайнем ультрафиолете .
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б Баттерфилд, Эндрю Дж.; Шимански, Джон, ред. (2018). Словарь по электронике и электротехнике . Том. 1. Издательство Оксфордского университета. doi : 10.1093/acref/9780198725725.001.0001 . ISBN 978-0-19-872572-5 .
- ↑ Перейти обратно: Перейти обратно: а б с Лоек, Бо (2007). История полупроводниковой техники . Springer Science & Business Media . п. 120. ИСБН 9783540342588 .
- ^ Сах, Чи-Тан (октябрь 1988 г.). «Эволюция МОП-транзистора - от концепции до СБИС» (PDF) . Труды IEEE . 76 (10): 1280–1326 (1291). Бибкод : 1988IEEP..76.1280S . дои : 10.1109/5.16328 . ISSN 0018-9219 .
- ^ US 3025589 Hoerni, JA: «Способ производства полупроводниковых приборов», поданный 1 мая 1959 г.
- ^ US 3064167 Hoerni, JA: «Полупроводниковое устройство», подано 15 мая 1960 г.
- ^ Бассетт, Росс Нокс (2007). В эпоху цифровых технологий: исследовательские лаборатории, стартапы и развитие MOS-технологий . Издательство Университета Джонса Хопкинса . п. 46. ИСБН 9780801886393 .
- ^ «1959: Запатентована практическая концепция монолитной интегральной схемы» . Музей истории компьютеров . Проверено 13 августа 2019 г.
- ^ «Интегральные схемы» . НАСА . Проверено 13 августа 2019 г.
- ^ Шеннон Хилл. «УФ-литография: крайние меры» . Национальный институт стандартов и технологий (NIST).
Внешние ссылки [ править ]
- «Кремниевый двигатель: хронология полупроводников в вычислениях» . Хронология: просмотр по десятилетиям . Музей компьютерной истории. 2012 . Проверено 3 июня 2012 г. Сборник статей и другой информации о разработке интегральных схем , включая развитие оксидной маскировки , фотолитографии , появление кремния , интегральных схем и планарного процесса .
- Планарный процесс
- «История интегральной схемы» . Нобелевская премия.org. 2003 . Проверено 3 июня 2012 г. Обзор этапов изготовления интегральной схемы с сайта Нобелевской премии. Это раздел работы Techville: Интегральная схема .