LANJUTAN

23.6 Oksidasi

Istilah Oksidasi mengacu pada pertumbuhan dari suatu lapisan oksida sebagai hasil reaksi oksigen dengan material substrat. Film oksida juga dapat dibentuk dengan teknik-teknik pemecatan sebelumnya menggambarkan. Oksida-oksida tumbuh secara yang berkenaan dengan panas, yang digambarkan di dalam bagian ini, menampilkan suatu tingkat yang lebih tinggi dari kemurnian dibanding oksida-oksida yang disimpan, karena mereka secara langsung dari substrat yang bermutu tinggi. Bagaimanapun, metoda-metoda pemecatan yang harus digunakan jika komposisi film yang diinginkan adalah yang berbeda dari material substrat nya.
Dioksida silikon adalah secara luas menggunakan oksida di teknologi IC, dan karakteristik-karakteristik nya yang sempurna adalah salah satu pertimbangan yang utama untuk penggunaan yang tersebar luas dari silikon. Terkecuali efektivitas nya di dalam penutup dadah dan pengasingan alat, peran silikon paling kritis dioksida adalah sebagai "gate oxide" material. Silicon surfaces have an ex¬tremely high affinity for oxygen, and a freshly sawed slice of silicon will grow a native oxide of 30 to 40 A thickness (A = 10-7 mm') quickly.



• Oksidasi kering adalah suatu proses secara relatif sederhana dan tercapai dengan pengangkatan temperatur substrat, pada umumnya kepada sekitar 750° ke 1100°C, dalam lingkungan oksigen. Sebagai suatu lapisan dari oksida membentuk, bahan pengoksid harus mampu menerobos oksida dan menjangkau permukaan silikon di mana reaksi yang nyata berlangsung. Jadi; Dengan demikian, satu lapisan oksida tidak melanjutkan dengan sendirinya, tetapi lebih dari itu bertumbuh dari permukaan silikon keluar. Sebagian dari substrat silikon dikonsumsi di dalam proses oksidasi fig.28.8

GAMBAR 28.8 Growth dari dioksida silikon yang mempertunjukkan konsumsi silikon.

Rasio ketebalan oksida sejumlah silikon mengkonsumsi ditemukan untuk menjadi 1:044. Jadi; Dengan demikian, untuk memperoleh satu lapisan oksida 1000 tebal A, kira-kira 440. Dari silikon akan dingkonsumsi. Persyaratan ini tidak menyajikan suatu masalah, seperti lapisan dasar selalu adalah tumbuh cukup tebal.

Satu efek penting dari konsumsi ini silikon adalah penyusunan kembali dari dadah-dadah di dalam substrat dekat alat penghubung. Seperti takmurnian yang berbeda mempunyai koefisien segregasi atau mobilitas-mobilitas yang berbeda di dalam dioksida silikon, beberapa dopant menghabiskan dari alat penghubung oksida sedangkan yang lainnya menimbun. Karenanya, parameter-parameter pengolahan yang harus disesuaikan untuk mengganti kerugian untuk pengaruh ini.

· Teknik oksidasi lain menggunakan suatu atmosfer uap air seperti agen, karenanya itu menyebut oksidasi basah. Barang kepunyaan metoda ini suatu laju pertumbuhan dengan sangat yang lebih tinggi dibandingkan dengan oksidasi yang kering, tetapi itu menderita penyakit suatu kepadatan oksida yang lebih rendah dan, oleh karena itu, suatu kuat dielektrik yang lebih rendah. Praktek yang umum di dalam industri untuk kombinasikan kedua-duanya mengeringkan dan metoda-metoda oksidasi basah dengan bertumbuh satu oksida di suatu tiga lapisan part: keringkan basah mengeringkan. Pendekatan ini kombinasikan keuntungan-keuntungan dari laju pertumbuhan basah oksidasi yang jauh lebih tinggi dan mengeringkan mutu oksidasi yang tinggi.

· dua Metoda oksidasi yang di depan bersifat bermanfaat terutama untuk salutan seluruh permukaan silikon dengan oksida, tetapi itu juga mungkin perlu untuk mengoxidasi hanya bagian-bagian yang tertentu permukaan. Prosedur tentang mengoksidasi hanya bidang-bidang yang tertentu silikon nitrida oksidasi dan penggunaan-penggunaan selektif yang disebut, yang menghalangi jalan lintasan dari oksigen dan uap air. Jadi; Dengan demikian, dengan bidang-bidang perlindungan tertentu dengan silikon nitrida, silikon di bawah bidang-bidang ini tetap yang tidak dibuat buat, tetapi bidang-bidang yang terbuka dioksidasi.

28.7 Lithography

Lithography adalah proses dimana pola-pola yang geometris bahwa menggambarkan alat-alat ditransfer ke permukaan substrat. Suatu ringkasan dari teknik-teknik Lithography disampaikan dalam Table 28.1. Ada banyak wujud dari cetakan lithography,wujud yang paling umum tetapi menggunakan hari ini adalah fotolitografi. Electron-beam dan cetakan sinar x berasal dari lithography oleh karena kemampuan untuk memindahkan pola-pola dari resolusi yang lebih tinggi, adalah suatu fitur yang perlu untuk miniaturisasi yang ditingkatkan integrated sirkuit. Bagaimanapun, kebanyakan aplikasi-aplikasi integrated sirkit dapat dihasilkan dengan sukses dengan fotolitografi. Suatu perbandingan dari metoda-metoda cetakan lithography ditunjukkan di Fig. 28.9.

Fotolitrography. Proses cetakan Fotolitografi adalah secara luas menggunakan wujud dari cetakan. Menggunakan suatu silang kawat (juga disebut suatu topeng foto atau topeng), yang adalah suatu gelas/kaca atau pelat-kwarsa dengan suatu pola dari chip menyimpan dengan suatu film unsur logam pelapis kran. Gambaran silang kawat dapat ukuran yang sama seperti struktur yang diinginkan di chip, tetapi itu sering satu gambaran yang diperbesar (biasanya 5 pada 20X lebih besar). Gambaran-gambaran diperbesar lalu difokuskan ke suatu wafer melalui suatu sistim lensa; ini dikenal sebagai Lithography.

GAMBAR 28.9 Comparison dari teknik-teknik Lithography

Di dalam praktek yang ada, proses lithography yang berlaku untuk masing-masing sirkuit yang mikroelektronik sebanyak 25 kali setiap waktu yang menggunakan suatu silang kawat yang berbeda untuk menggambarkan lingkup alat-alat yang aktip. Pada umumnya merancang pada beberapa seribu kali ukuran, silang kawat mempola satu rangkaian pengurangan-pengurangan sebelum diterapkan. nently pada suatu cacat membebaskan pelat-kwarsa. Komputer membantu desain (CAD; lihat Section 384) pasti mempunyai suatu dampak yang utama di desain silang kawat.

Kebersihan adalah terutama penting di dalam lithography, dan banyak pabrikan sekarang sedang menggunakan robotika dan mengkhususkan piranti penanganan wafer untuk memperkecil pencemaran debu dan tanah(kotoran. Begitu proses film-deposition dikerjakan dan silang kawat yang diinginkan mempola telah dihasilkan, wafer dibersihkan dan yang dilapisi dengan satu polimer yang organik yang dikenal sebagai suatu lapisan pelindung foto (PR).

Suatu lapisan pelindung foto terdiri dari tiga komponen utama:

1. Suatu polimer bahwa mengubah struktur ketika yang diunjukkan ke radiasi.

2. Suatu sensitizer bahwa mengendalikan reaksi-reaksi di dalam polimer.

3. Suatu bahan pelarut, perlu diberikan polimer dalam wujud cairan.

photoresist dengan tebal lapisan dari 0.5 sampai 2.5 µm dengan menerapkan PR itu kepada substrat dan lalu memutar nya hingga beberapa ribu rpm untuk 30 atau 60 detik. Yang berikutnya masuk fotolitografi adalah prebaking wafer itu untuk bahan pelarut dari PR. Langkah ini dilaksanakan di suatu lempeng yang sudah dipanaskan sekitar 100°C. Pola itu ditransfer ke wafer melalui stepper atau langkah dan sistem scan. Dengan wafer steppers (Gambar. 28.11a), gambaran yang penuh diunjukkan dalam satu kilat, dan silang kawat mempola lalu difokuskan kembali ke bagian bersebelahan yang lain wafer. Dengan sistem step-and-scan (Gambar. 28.11b), mengunjukkan sumber cahaya difokuskan ke dalam satu baris, dan silang kawat dan wafer diterjemahkan secara serempak di dalam arah kebalikan untuk memindahkan pola.

Wafer yang harus dibariskan secara hati-hati di bawah silang kawat yang diinginkan. Di dalam langkah yang penting ini memanggil(hubungi pendaftaran, silang kawat yang harus dibariskan secara benar dengan lapisan yang sebelumnya di wafer. Begitu silang kawat itu dibariskan, itu diperlakukan ke(pada radiasi UV. Atas pengembangan dan kepindahan dari PR yang diunjukkan, suatu salinan dari pola silang kawat akan muncul di dalam lapisan PR.

GAMBAR 28.10 Spinning dari suatu salutan yang organik di suatu wafer.

GAMBAR 28.11 ilustrasi Schematic (a) wafer stepper teknik untuk mempola perpindahan dan (b) step-and-scan teknik.

Seperti yang dilihat pada Fig. 2812, silang kawat bisa merupakan suatu bayangan negatip atau suatu bayangan positip dari pola yang diinginkan. Suatu silang kawat yang positif menggunakan radiasi UV untuk pecah;rinci rantai-rantai di dalam film yang organik, sehingga film-film ini dipindahkan secara Iebih menyukai oleh pengembang. Penutup hal positif lebih umum dibanding penutup hal negatif, karena dengan penutup hal negatif, lapisan pelindung foto dapat membengkak dan menyimpangkan, membuatnya tak serasi untuk ilmu ukur kecil. Foto negatif lebih baru membalas bahan-bahan tidak mempunyai masalah ini.

GAMBAR 28.12 Pattern memindahkan oleh fotolitografi. Catat bahwa topeng Sejalan 3 bisa merupakan suatu posisi atau bayangan negatip dari pola.

Following the exposure and development sequence, post baking the wafer drives off the solvent and roughens and improves the adhesion of the remaining resist. Sebagai tambahan, suatu pemanasan UV (membakar wafer itu kepada sekitar 150° hingga 200°C di dalam cahaya ultraviolet dapat digunakan untuk lebih lanjut memperkuat lapisan pelindung melawan terhadap energi panas tinggi mengeringkan etsa-etsa. Dasar dari film tidak tercakup oleh PR itu; etched away (Bagian 28.8) implanted (Bagian 28.9).

Setelah lithography, PR yang dikembangkan yang harus dipindahkan di suatu proses yang disebut melepaskan. Di dalam wet stripping, lapisan pelindung foto dihancurkan oleh solusi-solusi seperti aseton. Pengulitan kering melibatkan mengunjukkan PR itu kepada satu plasma oksigen, yang juga dikenal sebagai pertanyaan. Pengulitan kering mempunyai menjadi lebih populer, karena nya(itu (a) tidak melibatkan pembuangan dari mengkonsumsi bahan-kimia penuh resiko dan (b) lebih mudah untuk mengendalikan dan dapat mengakibatkan permukaan-permukaan pengecualian. Solusi-solusi pengulitan basah cenderung untuk hilang[kan potensi digunakan.

Salah satu isu-isu yang utama di dalam lithography adalah lebar garis, yang mengacu pada lebar dari cetakan fitur yang paling kecil mampu di permukaan silikon. Seperti kepadatan-kepadatan sirkuit sudah memperluas dari tahun ke tahun, ukuran-ukuran alat dan fitur sudah menjadi lebih kecil dan lebih kecil. Dewasa ini, lebar garis yang mungkin secara komersial minimum adalah antara 90 dan 150 nm dengan riset yang sedang diselenggarakan dalam hubungan hingga 70 lebar garis nm.

Ketika resolusi pola dan miniaturisasi alat telah dibatasi oleh panjang gelombang dari sumber radiasi digunakan, kebutuhan sudah bangkit untuk bergerak ke panjang gelombang lebih pendek dibanding mereka yang cakupan yang ultra lembayung, seperti "mendalam" UV panjang gelombang, "ekstrim" UV panjang gelombang, berkas elektron, dan sinar-rontgen. III teknologi ini, lapisan pelindung foto digantikan oleh suatu lapisan pelindung yang serupa yang sensitip pada suatu cakupan yang spesifik dari panjang gelombang yang lebih pendek.

Cetakan batu bertulis ultra lembayung ekstrim. Resolusi pola di dalam fotolitografi dibatasi oleh diffraction yang ringan. Salah satu alat tentang mengurangi barang kepunyaan diffraction adalah untuk gunakan panjang gelombang lebih pendek pernah; selalu. F-wreme cetakan batu bertulis ultra lembayung (EUV) penggunaan-penggunaan menerangi pada suatu panjang gelombang dari 13 nm untuk memperoleh fitur di sekitar 30 sampai 100 juta di dalam ukuran. Ombak itu difokuskan melalui silikon molibdenum sangat yang memantulkan cahaya. Meski fotolitografi adalah paling secara luas menggunakan teknik cetakan, itu mempunyai pembatasan-pembatasan resolusi pokok berhubungan dengan diffraction yang ringan.

Sinar -x adalah fotolitografi lebih pandai daripada oleh karena panjang gelombang yang lebih pendek dari radiasi dan kedalaman fokus yang sangat besar. Karakteristik ini mengizinkan[membiarkan pola-pola banyak sangat lembut yang untuk dipecahkan dan jauh lebih sedikit peka kepada debu dibanding fotolitografi. 100 dengan cetakan lithography sinar x tetapi dibatasi pada di sekitar 10 dengan fotolitografi. Bagaimanapun, untuk mencapai manfaat ini, penyinaran sinkrotron diperlukan, yang mahal dan tersedia hanya pada beberapa laboratorium-laboratorium riset.

Electron-beam dan ion beam - lithography. Seperti sinar-x lithography, berkas elektron (e-beam) dan ion (i- beam) lithography bersifat resolusi-resolusi fotolitografi yang dapat dicapai yang dalam kaitan dengan menggunakan istilah. Dua metoda-metoda ini libatkan kerapatan arus tinggi di dalam cahaya elktron atau ion yang sempit (pencil sources), scan pola piksel pada waktu yang sama ke suatu wafer itu oleh karena itu, dilaksanakan dengan perangkat lunak. Teknik-teknik ini mempunyai keuntungan-keuntungan dari kendali yang akurat dari bidang-bidang kecil dari wafer, kedalaman fokus yang besar, dan kepadatan-kepadatan cacat rendah. Resolusi-resolusi dibatasi pada sekitar 10 nm oleh karena hamburan elektron.

Yang dicatat bahwa scan waktu meningkat dengan cepat seperti(ketika resolusi meningkat, karena lebih cahaya sangat diperlukan. Kelemahan utama teknik-teknik ini adalah karena cahaya elktron dan ion harus dipelihara; dipertahankan di suatu ruang hampa, yang dengan mantap meningkatkan kompleksitas peralatan dan biaya produksi. Lebih lanjut, scan waktu untuk suatu wafer lebih lambat dibanding untuk metoda-metoda lithography yang lain.

SCALPEL. Gambar 28.13 menunjukkan SCALPEL (menyebar dengan lithography berkas elektron proyeksi pembatasan yang bersudut) proses, di mana suatu cetakan dihasilkan dari sekitar satu selaput 01-µm tebal dari silikon nitrida dan dengan yang dipolakan satu kira-kira 50-nm salutan tebal tungsten. Energi besar elktron-elktron menerobos kedua-duanya silikon nitrida dan tungsten, tetapi tungsten menyebar elektron-elektron secara luas, sedangkan silikon nitrida mengakibatkan berhamburan sangat kecil. Satu lobang bidik kamera menghalangi elektron-elektron yang tersebar, menghasilkan suatu gambaran yang bermutu tinggi di wafer.

Pembatasan pada proses ini adalah topeng-topeng yang small-sized yang sekarang ini digunakan. Bagaimanapun, proses ini mempunyai tekanan tinggi.

GAMBAR 28.13 ilustrasi Schematic proses SCALPEL.

Gordon Moore, pimpinan Intel Corporation mengamati dalam 1965 bahwa luas permukaan dari suatu transistor dikurangi oleh 50% setiap 12 bulan.Tahun 1975, ia meninjau kembali perkiraan dan hasilnya kini secara luas dikenal sebagai hukum Moore. Hukum ini sungguh akurat. Gambar 28.14 menunjukkan kemajuan historis ukuran fitur di dalam memori read-only yang dinamis (DRAM) seperti juga pengembangan-pengembangan masa depan yang diproyeksikan. Melihat di depan, ada beberapa hukum Moore,yang penting adalah :

· Untuk menghasilkan fitur lebih kecil transistor memerlukan toleransi pabrikasi Sebagai contoh, 180-nni lebar garis memerlukan ±14-nm toleransi-toleransi dimensional, sedangkan lebar garis 50-nm memerlukan ±4 nm. Ini adalah utama untuk bentuk koneksi bahan metal di dalam transistor.

· Transistor-transistor dopant ditingkatkan. Bagaimanapun, batas yang tertentu, seikat atom-atom dopant. Hasilnya adalah bahwa p jenis dan n mengetik silikon tidak bisa dihasilkan dapat dipercaya pada timbangan panjangnya kecil.

· Energi gerbang dari transistor-transistor belum dikurangi di yang sama menempatkan ke klas khusus ukuran mereka; hasil itu ditingkatkan konsumsi tenaga di dalam integrated sirkit.

Pada timbangan panjangnya yang lebih kecil, mikro prosesor memerlukan voltase-voltase lebih kecil untuk operasi yang tepat. Bagaimanapun, karena konsumsi kuasa(tenaga masih secara relatif tinggi, arus-arus sangat besar diperlukan antara alat-alat konversi daya dan unit-unit pengolahan pusat dari mikro prosesor yang modern. Arus-arus ini yang yang besar mengakibatkan pemanasan memberi hambatan, seperti itu pencampuran permasalahan penyaringan panas.

GAMBAR 28.14 Illustration hukum Moore. Sumber: Setelah M.Madou.

Banyak riset sedang diarahkan untuk menanggulangi pembatasan-pembatasan hukum Moore. Diharapkan sebagai suatu ramalan masa depan yang jangka pendek dari industri semipenghantar dan dikemukakan pada waktu yang sama ketika fotolitografi adalah satu-satunya opsi. Selama empat dekade karena itu pertama dinyatakan, peneliti-peneliti sering kali sudah mengenali permasalahan yang tak dapat ditanggulangi yang, pada gilirannya, telah diperdaya.

28.8 Mengetsa

Pengetsaan adalah proses dimana seluruh film-film atau bagian-bagian tertentu film dipindahkan, dan satu peran memainkan yang penting di dalam urutan pembuatan. Salah satu ukuran-ukuran yang paling penting di dalam proses ini adalah kepandaian memilih, yang mengacu pada kemampuan itu untuk mengetsa satu material tanpa yang lain pengetsaan. Suatu ringkasan tentang proses-proses pengetsaan dan etchants disampaikan dalam Tables 28.2 dan 28.3.

Di dalam teknologi silikon, satu proses pengetsaan harus mengetsa lapisan dioksida silikon secara efektif dan dengan kepindahan minimal yang manapun silikon dasar atau material lapisan pelindung. Sebagai tambahan, polysilicon dan batang-batang rel harus ia mengukir; menggores ke dalam bentuk resolusi ketinggian dengan profil-profil dinding vertikal dan juga dengan kepindahan minimal yang manapun dasar yang membatasi lapisan pelindung film atau foto. Daftar biaya pengiriman barang-barang etsa khas mencakup dari ratusan ke beberapa ribuan angstrom-angstrom per menit, dan kepandaian memilih (yang yang digambarkan sebagai rasio daftar biaya pengiriman barang-barang etsa dari keduanya memfilmkan) dapat mencakup dari 1:1 sampai 100:1.

28.8.1 Pengetsaan Basah

Pengetsaan basah melibatkan Immersing wafer-wafer di suatu larutan cair, biasanya acidic. Satu ciri primer dari paling basah operasi pengetsaan adalah bahwa/karena mereka bersifat isotrop (mereka mengetsa di segala jurusan benda kerja di tingkat yang sama). Hal ini mengakibatkan diobral di bawah material topeng (sebagai contoh, melihat Fig. 28.15a) dan membatasi resolusi fitur yang geometris di dalam substrat.

Pengetsaan efektif memerlukan kondisi-kondisi yang berikut:

1. Etchant pengangkutan kepada permukaan.

2. Suatu reaksi kimia.

3. Pengangkutan produk-produk reaksi dari permukaan.

4.Kemampuan untuk berhenti proses pengetsaan dengan cepat untuk memperoleh perpindahan pola superior, biasanya menggunakan satu lapisan dasar dengan kepandaian memilih yang tinggi.

GAMBAR 29.15 directionalas Etching. (a) Pengetsaan yang isotrop: etsa melanjut dengan tegak lurus dan secara horisontal kira-kira setingkat dengan penutup. (b) Orientation-dependant pengetsaan (ODE): etsa melanjut dengan tegak lurus. mengakhiri di {111} bidang hablur dengan penutup yang kecil (c) Vertical pengetsaan: etsa melanjut dengan tegak lurus dengan penutup yang kecil.

Jika proses pertama atau kondisi ketiga membatasi kecepatan, hasutan/peradangan atau gerakan solusi itu dapat meningkatkan pengetsaan, Jika kondisi yang kedua membatasi kecepatan, tingkat pengetsaan akan tergantung pada ketinggian temperatur, material pengetsaan, dan komposisi solusi. Oleh karena itu, pengetsaan yang dapat dipercaya memerlukan kedua-duanya pengendalian suhu yang baik dan kemampuan kekakuan.

Etchants isotrop. Ini digunakan secara luas untuk:

· Pemindahan dari permukaan-permukaan yang rusak.

· Pembulatan yang mencolok; sudut yang tajam untuk menghindari konsentrasi tegangan.

· Mengurangi kekasaran setelah pengetsaan anisotrop.

· Menciptakan struktur-struktur di dalam kristal tunggal mengiris.

· Mengevaluasi kekurangan.

Pembuatan alat-alat mikroelektronik dan sistem mikroelektromekanik, yang digambarkan pada Bab 29, memerlukan kerja mesin sesuai dengan struktur dilakukan melalui penutup. Bagaimanapun, penutup adalah suatu tantangan dengan etchants yang isotrop. Asam kuat (a) etsa dengan agresif pada suatu tingkat sampai dengan 50 µm/min dengan satu etchant dari 66% HNO3 dan 34%HF, meski mengetsa daftar biaya pengiriman barang-barang dari 0.1 sampai 1 µm/min lebih khas dan (b) hasilkan rongga-rongga yang dibulatkan. Lebih lanjut, tingkat etsa adalah sangat sensitip kepada hasutan/peradangan, dan di sana bagian depan, busur lingkaran/lingkungan fitur vertikal dan cabang samping sulit untuk dingendalikan.

Ukuran dari fitur dalam satu integrated sirkit menentukan kinerja nya, dan untuk alasan ini, ada suatu keinginan yang kuat untuk menghasilkan struktur-struktur tergambar dengan baik, sangat kecil. Fitur kecil seperti tidak bisa dicapai melalui pengetsaan yang isotrop oleh karena definisi yang lemah(miskin yang menghasilkan penggalian bawah medan; bagian depan topeng-topeng.

Pengetsaan anisotrop. Hal ini berlangsung ketika mengetsa betul-betul tergantung di compositional atau variasi-variasi struktural di dalam material. Ada dua pengetsaan anisotrop macam dasar: pengetsaan orientasi tergantung (ODE) dan pengetsaan vertikal, meski pengetsaan paling vertikal adalah lakukan atas plasma-plasma kering dan dibahas kemudian. Orientation-dependent pengetsaan biasanya terjadi di dalam suatu kristal ketika mengetsa berlangsung pada daftar biaya pengiriman barang-barang yang berbeda di dalam arah yang berbeda, seperti yang ditunjukkan di Fig. 28.15b.

GAMBAR 28.16 angka pengetsaan pada silicon di dalam crystallographic yang berbeda menggunakan orientasi diamine etilena / pirokatekol di dalam air seperti solusi. Sumber: Setelah Seidel, H., et al., jurnal Electrochemical Society, 1990, pp. 3612-3626.

Ketika yang dilaksanakan dengan baik, etchants ini menghasilkan bentuk-bentuk geometris dengan dinding yang digambarkan oleh bidang crystallographic etchants. Sebagai contoh, Gambar. 28.16 menunjukkan tingkat etsa yang vertikal untuk silikon sebagai suatu fungsi temperatur. Seperti dapat dilihat, mengetsa lebih dari tingkat besaran nya lebih lambat di dalam {111} arah kristal dibanding di dalam arah yang lain; oleh karena itu, dinding dirumuskan dengan baik dapat diperoleh sepanjang {111} arah kristal.

Perbandingan takisotropan untuk mengetsa digambarkan sebagai berikut :

AR = E 1

E 2

di mana E adalah tingkat etsa pada crystallographic bagi yang berkepentingan dan tulisan di bawah garis mengacu pada dua arah. Kepandaian memilih digambarkan di suatu cara yang serupa tetapi mengacu pada angka etsa antara bahan-bahan yang berkepentingan. Perbandingan anisotropik adalah satu kesatuan untuk etchants yang isotrop dan bisa merupakan suatu ketinggian sebesar 400/200/1 selama 1110)/(100)/(111) silikon. <111> bidang selalu mengetsa yang paling lambat, hanya <100> dan <110> pesawat dapat dikendalikan melalui ilmu kimia etchant. Penutup adalah suatu perhatian untuk pengetsaan anisotrop tetapi bagi pertimbangan yang berbeda dibanding dengan pengetsaan yang isotrop. Pengetsaan anisotrop (pada umumnya 3 µm/min), seperti pengetsaan anisotrop melalui suatu wafer boleh mengambil beberapa jam. Oksida silikon boleh mengetsa dengan cepat untuk mempergunakan sebagai penutup karenanya suatu penutup silikon nitrida kepadatan yang tinggi diperlukan.

Sering kali, adalah penting untuk dengan cepat berhenti proses pengetsaan, dikenal sebagai etsa perhentian. Ini adalah pada umumnya kasus ketika selaput-selaput yang tipis/encer adalah untuk dihasilkan atau fitur dengan ketebalan sangat tepat mengendalikan busur lingkaran/lingkungan diperlukan. Secara konseptual, ini dapat tercapai dengan pemindahan wafer dari solusi pengetsaan. Bagaimanapun, pengetsaan tergantung sampai jumlah tertentu di kemampuan itu untuk beredar(mengedarkan etchants segar kepada lokasi-lokasi yang diinginkan. Karena peredaran bervariasi ke seberang suatu permukaan wafer, strategi ini untuk berhenti proses pengetsaan akan menjurus kepada variasi-variasi yang besar di dalam kedalaman yang terukir; tegores.

Pendekatan yang paling umum untuk memperoleh ukuran-ukuran fitur yang seragam ke seberang suatu wafer untuk menggunakan suatu etsa borium berhenti, di mana suatu lapisan borium dihamburkan atau yang ditanamkan ke dalam silikon. Contoh-contoh dari etsa yang umum berhenti adalah penempatan dari suatu lapisan yang boron-doped di bawah silikon atau penempatan dari dioksida silikon (SiO2) di bawah silikon nitrida (Si3N4). Karena etchants yang anisotropik tidak menyerang silikon borium doped sama dengan agresif ketika mereka sungguh silikon undoped, fitur permukaan atau selaput-selaput dapat diciptakan oleh pengetsaan punggung. Satu contoh dari pendekatan perhentian etsa borium ditunjukkan di Fig. 28.17.

28.8.2 Pengetsaan kering

Integrated sirkit modern terukir; tegores eksklusif dengan pengetsaan yang kering, yang melibatkan pemakaian komponen reaktan kimia di suatu sistim yang tekanan rendah. Berlawanan dengan proses basah, pengetsaan kering dapat mempunyai suatu derajat tinggi directionalas, menghasilkan sangat profil-profil pengetsaan anisotrop (Gambar. 28.15c). Juga, proses pengetsaan yang kering memerlukan hanya sejumlah kecil dari gas-gas komponen reaktan, sedangkan solusi-solusi yang digunakan di dalam basah proses pengetsaan harus disegarkan pada waktu tertentu. Pengetsaan kering biasanya melibatkan suatu plasma atau pemecatan di dalam bidang-bidang dari ketinggian elektris dan medan magnet; setiap gas-gas yang hadir bersifat dissociated untuk membentuk notulen, foton-foton, elktron-elktron, atau molekul-molekul sangat reaktif.

Ada beberapa teknik pemburaman kering yang khusus, seperti berikutnya yang digambarkan.

Pengetsaan memercik.

Pengetsaan memercik mencabut material dengan membom nya dengan notulen gas mulia, biasanya Ar+. Gas itu adalah ionized di hadapan suatu katode dan kutub positip (Buah ara. 2818). Jika suatu wafer silikon adalah target, pindahan momentum berhubungan dengan pemboman dari atom-atom menyebabkan kerusakan ikatan dan penting untuk ditolak;dikeluarkan atau diperciki. Jika chip silikon adalah substrat, lalu material di dalam target itu disimpan ke silikon setelah itu sudah diperciki oleh gas yang ionized. Sebagian dari sedang melakukan pengetsaan memercik adalah mengikuti:

GAMBAR 28.17 Aplikasi suatu perhentian etsa borium dan kembali mengetsa untuk membentuk suatu selaput dan mulut. Sumber: Setelah Brodie, I., dan Murray, JJ., Physics Microfabrication, Plenum Press, 1982.

GAMBAR 28.18 profil Machining berhubungan dengan teknik pemburaman kering yang berbeda: (a) pompa percik-ion; (b) bahan kimia; (c) ion tingkatkan giat; (d) ion tingkatkan penghambat. Sumber M.Madou.

· Material yang ditolak;dikeluarkan dapat ia menyimpan kembali ke target, terutama dengan kelancipan yang besar.

· Pengetsaan pembersit bukanlah material selektif, karena kebanyakan bahan-bahan memercik pada sekitar tingkat yang sama; oleh karena itu, penutup adalah sulit.

· Pengetsaan pembersit melambat dengan daftar biaya pengiriman barang-barang etsa membatasi pada sepuluh mm/min.

· Pompa percik-ion dapat menyebabkan erosi berlebihan atau rusak material.

· Lapisan pelindung foto adalah sulit untuk dicabut.

Pengetsaan plasma reaktif.

Juga dikenal sebagai mengeringkan pengetsaan bahan kimia, pengetsaan plasma reaktif melibatkan notulen khlor atau fluorine (yang dihasilkan oleh eksitasi RF) dan jenis yang molekular yang baur itu lain kepada dan secara kimiawi bereaksi dengan substrat, membentuk suatu campuran yang mudah menguap yang dipindahkan oleh sistim ruang hampa. Mekanisme dari pengetsaan plasma yang reaktif ditunjukkan di Fig. 28.19. Di sini:

1. Suatu jenis yang reaktif dihasilkan (seperti CF₄), dissociating atas dampak dengan elktron-elktron yang giat untuk menghasilkan atom-atom fluorine.

2. Jenis yang reaktif lalu baur-baur kepada permukaan.

3. Itu menjadi adsorbed.

4. Jenis yang reaktif secara kimiawi bereaksi terhadap membentuk suatu campuran yang mudah menguap.

5. Komponen reaktan lalu desorbs dari permukaan.

6. Itu menghamburkan ke dalam gas curah, di mana itu yang dipindahkan oleh sistim ruang hampa.

Beberapa komponen reaktan polymerize rupanya dan memerlukan kepindahan tambahan yang manapun dengan oksigen di dalam reaktor plasma atau satu eksternal operasi. Beban elektrik dari jenis yang reaktif bukanlah besar cukup untuk menyebabkan rusak melalui rupanya dampak, maka tidak ada pompa percik-ion terjadi. Jadi; Dengan demikian, pengetsaan itu adalah isotrop dan penggalian bawah topeng berlangsung (Gambar. 28.15a). Tabel 28.2 daftar sebagian dari semakin umum mengeringkan memikat, bahan sasaran mereka, dan daftar biaya pengiriman barang-barang etsa khas.

Pengetsaan bahan kimia secara fisik. Proses seperti pengetsaan cahaya ion yang reaktif (RIBE) dan secara kimiawi membantu pengetsaan ion (CAIBE) kombinasikan keuntungan-keuntungan dari pengetsaan kimia dan secara fisik. Proses-proses ini menggunakan suatu jenis secara kimiawi reaktif untuk memandu RIBE, juga yang dikenal sebagai pemunaran ion reaktif yang men[dalam (DRIE), parit-parit vertikal ratusan nanometer dapat dihasilkan oleh pada waktu tertentu menyela proses pengetsaan dan menyimpan suatu lapisan polimer, seperti yang ditunjukkan di Fig. 28.19d.

GAMBAR 28.19 (a) Ilustrasi yang menurut bagan pengetsaan plasma yang reaktif. (b) Contoh dari suatu ion reaktif yang men[dalam mengukir; menggores parit. Mencatat yang diobral berkala atau memasak dengan kuah dan derairoti. (c) Near dinding samping vertikal menghasilkan melalui DRIE dengan proses pengetsaan anisotrop. (d) Satu contoh dari pengetsaan kering yang kriogenik yang mempertunjukkan suatu struktur batin 145-µm mengukir; menggores ke dalam silikon menggunakan suatu lapisan penutup oksida 20-µm tebal. Temperatur substrat was-140°C selama pengetsaan. Sumber: (suatu) Setelah hl. Madou. (b) melalui (d) Setelah R.Kassing dan IW. Rangelow, Universitas Kassel, Jerman.

Di CAIBE, pemboman ion dapat membantu pengetsaan bahan kimia kering oleh:

• Membuat permukaan lebih reaktif.

• Pembukaan hutan permukaan produk-produk reaksi dan membiarkan akses jenis secara kimiawi reaktif kepada bidang-bidang yang dibersihkan.

• Menyediakan energi itu untuk memandu reaksi kimia permukaan; bagaimanapun, jenis yang netral melakukan kebanyakan dari pengetsaan.

Pengetsaan bahan kimia secara fisik adalah sangat bermanfaat karena pemboman ion directional sehingga terjadi mengetsa anisotrop. Juga, energi pemboman ion adalah rendah dan tidak menyokong kebanyakan kepindahan penutup. Hal ini mengizinkan[membiarkan pembuatan dekat dinding vertikal dengan kelancipan yang sangat besar. Karena pemboman ion tidak mencabut material secara langsung, penutup-penutup dapat digunakan.

Pengetsaan kering kriogenik.

Ini adalah satu pendekatan digunakan untuk memperoleh fitur sangat men[dalam dengan dinding vertikal. Benda kerja itu diturunkan kepada temperatur-temperatur yang kriogenik, dan lalu proses dari pengetsaan [balok/berkas cahaya] ion secara kimiawi membantu berlangsung. Suhu rendah melibatkan memastikan bahwa energi yang tidak cukup ada tersedia untuk suatu reaksi kimia permukaan untuk berlangsung, kecuali jika pemboman ion adalah tegaklurus pada permukaan. Dampak sadak (seperti terjadi di sisi luar (ban) di dalam celah-celah yang men[dalam) tidak bisa memandu reaksi kimia.

Karena pengetsaan yang kering bukanlah selektif, etsa berhenti tidak bisa diterapkan secara langsung. Reaksi-reaksi pengetsaan kering yang harus diakhiri ketika film target dipindahkan. Spektroskopi emisi/ pancaran berhubung dengan mata sering kali digunakan untuk menentukan "titik-ujung" tentangnya reaksi. Filter-filter dapat digunakan untuk menangkap panjang gelombang dari cahaya memancarkan selama reaksi tertentu. Suatu perubahan yang nyata di dalam intensitas cahaya hampir pengetsaan akan ia dindeteksi.

28.2 Comparison dari basah dan mengeringkan pengetsaan

Pertimbangkan; menganggap kasus dimana a <100> wafer mempunyai satu oksida menyembunyikan yang ditempatkan di atasnya untuk penyiku? lapangan hasil atau segi-empat melubangi. Sisi-sisi dari penyiku itu diorientasikan dengan tepat di dalam <110> arah (lihat Fig. 285) dari permukaan wafer, seperti yang ditunjukkan di Fig. 28.20.

Pengetsaan isotrop menghasilkan III rongga, seperti yang ditunjukkan di Fig. 28.20a. Karena pengetsaan terjadi pada daftar biaya pengiriman barang-barang yang tetap di segala jurusan, suatu rongga yang dibulatkan dihasilkan yang diobral yang topeng. Satu etchant orientasi tergantung menghasilkan rongga menunjukkan di Fig. 28.20b. Karena pengetsaan adalah banyak lebih cepat di dalam <100> dan <110> arah dibanding di dalam <111> arah, dinding samping yang digambarkan oleh <111> pesawat dihasilkan. Untuk silikon, dinding samping ini adalah di satu sudut dari 5474° kepada permukaan.

Pengaruh dari suatu topeng yang lebih besar atau etsa waktu lebih pendek ditunjukkan di Fig. 28.20c. Lubang(galian kecil resultan digambarkan oleh <111> dinding samping dan oleh suatu alas/pantat di dalam <100> paralel arah kepada permukaan. Suatu topeng segi-empat dan lubang kecil resultan ditunjukkan di Fig. 28.20d. Pengetsaan ion reaktif dilukiskan di Fig. 2820e. Catat bahwa suatu lapisan polimer disimpan pada waktu tertentu ke dinding samping lubang untuk memungkinkan saku-saku yang men[dalam, tetapi memasak berkuah (sangat melebih-lebihkan di dalam figur) tak terelakkan. Suatu lubang yang sebagai hasil pemunaran ion reaktif secara kimiawi ditunjukkan di Fig.28.20

GAMBAR 28.20 Various melubangi diturunkan dari suatu topeng yang bujur sangkar di dalam: (a) isotrop (basah) pengetsaan; (b) ke luar pengetsaan orang yang bergantung kepada orang lain pidato (ODE); (c) ODE dengan suatu lubang yang lebih besar; (d) ODE dari suatu lubang segi-empat, (e) pemunaran ion reaktif men[dalam; dan (f) pengetsaan vertikal. Sumber: Setelah M.Madou.

28.9 Diffusion and Ion Implantation

Kita perlu mengingat kembali bahwa pengoperasian elektrik pada alat-alat mikroelektronik bergantung pada daerahnya. Yang mempunyai tipe berbeda-beda pendadahan dan konsentrasi. Daerah karakter elektrik yang diubah adalah melalui pengenalan tentang (dopan) pendadah ke dalam substrat, yang tercapai oleh proses difusi dan penanaman ion. Hal ini temasuk rangkaian pembuatan yang sering diulangi beberapa kali, dengan jenis alat alat mikroelektronik tertentu.

Di dalam proses difusi, bergeraknya atom-atom adalah suatu akibat dari eksitasi termal. Pendadah dapat diperkenalkan dengan permukaan substrat dalam wujud suatu film yang disimpan, atau substrat itu dapat ditempatkan di suatu uap air berisi sumber dadah. Proses berlangsung pada suhu terelevasi, biasanya 800°C sampai 1200°C. Gerakan dadah di dalam substrat itu adalah dengan keras suatu fungsi temperatur, waktu, koefisien baur (keterbauran) jenis dadah, seperti juga jenis dan mutu material substrat.

Oleh karena sifat alami difusi, konsentrasi dadah adalah sangat tinggi di permukaan substrat dan tetesan-tetesan batal tajam ketika dari permukaan. Untuk memperoleh suatu konsentrasi lebih yang seragam di dalam substrat, wafer itu dipanaskan sebagai kelanjutan menancapkan dadah-dadah di suatu proses disebut menancapkan difusi. Difusi (yang diinginkan atau tak diinginkan) Selalu akan terjadi pada temperatur-temperatur yang tinggi; fakta ini selalu diperhitungkan selama langkah-langkah pengolahan yang berikut. Meski proses bauran itu adalah secara relatif murah, itu adalah sangat isotrop.

Penanaman ion adalah suatu proses jauh lebih luas dan memerlukan peralatan yang khusus (Gambar. 28.21; lihat juga Section 34.7). Implantasi tercapai dengan mempercepat notulen melalui suatu ladang tegangan tinggi dari sebanyak seperti nya juta elektron volt dan lalu dengan memilih yang dadah yang diinginkan atas pertolongan suatu mesin pemisah massa. Di suatu cara serupa dengan tabung sinar katoda, cahaya] itu disapu ke seberang wafer oleh himpunan-himpunan pembelokan menyepuh, seperti itu memastikan pemenuhan yang seragam yang seragam dari substrat. Sistim implantasi yang lengkap harus ia mengoperasikan di suatu ruang hampa.

Dampak percepatan ketinggian notulen di kerusakan permukaan silikon jubin, struktur kisi-kisi dan mengakibatkan mobilitas-mobilitas elktron lebih rendah. Kondisi ini adalah yang tidak diinginkan, tetapi kerusakan itu dapat diperbaiki oleh satu langkah pendinginan logam, yang melibatkan memanaskan substrat itu kepada secara relatif suhu rendah, biasanya 400° sampai 800°C, selama 15 sampai 30 min. Hal ini menyediakan energi yang kisi-kisi silikon perlu untuk menyusun kembali dan memperbaiki/menambal diri sendiri.

Fungsi penting yang lain pendinginan logam adalah mengemudi di dalam dadah-dadah yang ditanamkan. Implantasi sendirian mengikatkan dadah-dadah kurang dari separuh suatu mikron di bawah permukaan silikon; pendinginan logam memungkinkan dadah-dadah itu untuk menghamburkan ke(pada suatu lebih diinginkan kedalaman beberapa mikron

GAMBAR 28.21 ilustrasi Schematic dari suatu piranti untuk penanaman ion.

CONTOH 28.3 Proses jenis silicon type- p di type-n

Berasumsi bahwa kita ingin menciptakan suatu p-type jenis di dalam suatu contoh n-type silikon. Potongan melintang seri contoh pada masing-masing pengolahan masuk order(pesanan untuk memenuhi hal ini.

Solusi Melihat Gambar. 28.22. Alat sederhana ini dikenal sebagai suatu dioda pn-junction, dan ilmu fisika tentangnya operasi adalah dasar dari alat-alat semi penghantar.

GAMBAR 28.22 urutan Fabrication untuk suatu dioda pn-junction.

28.10 Metallization dan Testing

Di dalam bagian-bagian yang terdahulu, kita memfokuskan hanya di pembuatan alat. Bagaimanapun, untuk membangkitkan sesuatu harus melengkapi integrated sirkit fungsional memerlukan alat-alat yang saling behubungan, dan ini harus berlangsung di sejumlah tingkatan-tingkatan (Gambar. 28.23). Interkoneksi dibuat dengan batang-batang rel bahwa memperlihatkan hambatan elektris rendah dan adhesi baik ke permukaan-permukaan alat penyekat/bahan isolasi yang dielektrikum. jenis merpati Aluminium dan aluminium mencampur logam tinggal bahan-bahan paling umum menggunakan untuk tujuan ini di teknologi VLSI hari ini.

Bagaimanapun, ketika dimensi-dimensi alat melanjutkan untuk menyusutkan, migrasi elektro mempunyai menjadi lebih dari suatu sedang melakukan aluminium saling behubungan. Migrasi elektro adalah proses dengan mana atom-atom aluminium dipindahkan secara phisik oleh dampak tentang mengapung elktron-elktron di bawah kondisi-kondisi yang ada yang tinggi. Di dalam kasus-kasus yang ekstrim, ini dapat menjurus kepada bentuk metal shorted atau dipotong. Solusi-solusi kepada masalah migrasi elektro termasuk (a) penambahan lapisan-lapisan metal yang diselipkan seperti tungsten dan titanium dan lebih baru-baru ini (b) pemakaian tembaga yang murni, yang tampilkan daya hambat lebih rendah dan kinerja migrasi elektro lebih baik dengan mantap dibanding aluminium.

Batang-batang rel disimpan dengan teknik-teknik pe mecatan yang standar, dan interkoneksi mempola dihasilkan melalui yang ukiranbatu dan mengetsa proses-proses, seperti sebelumnya dinggambarkan. ICs Modern pada umumnya mempunyai satu sampai enam lapisan metallisasi, dalam hal mana masing-masing lapisan dari logam adalah yang dibatasi oleh suatu yang dielektrikum.

Planarisasi (menghasilkan suatu permukaan planar) lapisan dielektrikum ini kritis dengan reduksi pada logam bervariasi yang saling behubungan. Suatu metoda yang umum digunakan untuk mencapai suatu permukaan planar adalah suatu proses etsa oksida yang seragam bahwa melancarkan ke luar "puncak-puncak" dan "lembah-lembah" dari lapisan yang dielektrikum.

Bagaimanapun, untuk kepadatan planarizing tinggi saling behubungan dengan cepat sudah menjadi pemolesan mekanika kimia (CMP). Proses ini memerlukan secara phisik menyemir permukaan wafer di suatu cara serupa dengan bahwa dengan mana suatu alat penabur pasir cakram atau sabuk meratakan punggung bukit/bubungan di dalam sepotong kayu. Suatu proses CMP yang khas kombinasikan satu medium yang abrasive dengan suatu campuran pemolesan (atau bubur) dan dapat menyemir suatu wafer kepada di dalam 300 A (3 x 10^-5 juta) dari dengan sempurna rumah susun.

Lapisan-lapisan dari logam dihubungkan bersama-sama oleh via; akses kepada alat-alat di substrat itu dicapai melalui kontak-kontak (ambar. 28.24). Di tahun terakhir, seperti(ketika alat-alat sudah menjadi lebih cepat dan lebih kecil, ukuran dan kecepatan dari beberapa chip sudah menjadi dibatasi oleh metallisasi memproses diri sendiri.

Pengolahan wafer diselesaikan atas aplikasi suatu lapisan pemasifan, biasanya silikon nitrida (Si₃N₄). Silikon nitrida bertindak sebagai suatu penghalang untuk notulen sodium dan juga menyediakan pembalasan scratch sempurna.

Langkah yang berikutnya untuk menguji masing-masing dari setiap sirkit-sirkit di wafer. Masing-masing chip (juga yang dikenal sebagai suatu mati) diuji oleh suatu komputer mengawasi panggung pemeriksaan berisi jarum seperti pemeriksaan-pemeriksaan yang mengakses lapangan salju yang mengikat di mati. Pemeriksaan-pemeriksaan yang berasal dari dua wujud:

1. Pola uji atau struktur-struktur. Pemeriksaan mengukur struktur-struktur test (sering kali di luar dadu yang aktif) menempatkan di dalam garis (ruang yang kosong antara cetakan). Ini terdiri atas transistor-transistor dan saling behubungan struktur-struktur bahwa ukuran berbagai parameter-parameter pengolahan, seperti daya hambat, hambat peralihan, dan migrasi elektro.

2. Pemeriksaan langsung. Pendekatan ini menggunakan 100% ujian di lapangan salju ikatan dari tiap mati.

Penelitian ke seberang wafer pada silicon dan test-test apakah masing-masing sirkuit berfungsi dengan baik dengan komputer menghasilkan bentuk gelombang pemilihan waktu. Jika suatu chip yang cacat ditemui, itu ditandai dengan seadanya tinta. Sampai ke sepertiga ongkos suatu sirkit yang mikroelektronik dapat terjadi selama ujian hal ini.

GAMBAR 2824 (a) Mikroskop elektron payar (SEM) foto dari suatu dua logam tingkatan saling behubungan. Mencatat bermacam-macam permukaan topografi. (b) Ilustrasi menurut bagan suatu dua logam tingkatan saling behubungan struktur. Sumber: (suatu) Kehormatan National Semiconductor Corporation. (b)

Setelah ujian tingkatan wafer diselesaikan, penggerindaan punggung bisa dilaksanakan untuk mencabut sejumlah besar substrat yang asli. Akhir mati ketebalan adalah tergantung pada persyaratan pengemasan, tetapi di mana pun dari 25 ke 75% dari ketebalan wafer dapat dipindahkan. Setelah penggerindaan punggung, masing-masing mati adalah terpisah dari wafer. Gergaji berlian adalah suatu teknik pemisahan biasanya menggunakan dan mengakibatkan sangat penggaris lurus dengan serpihan minimal dan pecah rusak. Chip lalu disortir; dadu yang fungsional diteruskan karena membungkus, dan dadu yang inked dibuang.

28.11 1 kawat ikat dan terbungkus

Dies yang aktip kerja yang harus dihubungkan dengan suatu gabungan lebih tidak datar untuk memastikan keandalan. Satu metoda yang sederhana untuk mengikatkan suatu mati kepada material pengemasan nya dengan satu semen epoxy. Metoda lain menggunakan suatu ikatan yang eutektik, yang dibuat dengan sistem campuran logam pemanasan metal (lihat Section 43). Satu campuran secara luas digunakan adalah 964% Au dan 36% Si, dan itu mempunyai suatu yang eutektik menunjuk 370°C.

Begitu chip sudah dihubungkan dengan substrat nya, itu yang harus dihubungkan secara elektris kepada antaran kemasan. Ini tercapai lewat kawat mengikat sangat tipis (25 µm garis tengah) emas memasang kawat dari kemasan memimpin ke arah lapangan salju mengikat menempatkan di sekitar garis keliling atau sepanjang pusat dari mati (Gambar. 2825). Lapangan salju yang mengikat di mati digambar/ditarik pada umumnya pada 75 ke(pada 100µm per sisi, dan ikatan memasang kawat terlampir dengan tekanan termo, ultrasonik, atau teknik-teknik termo sonik (Gambar. 2826).

Sirkuit terhubung sekarang adalah tersedia bagi pengemasan akhir. Proses pengemasan sebagian besar ditentukan menyeluruh ongkos masing-masing 1C yang diselesaikan, karena sirkit-sirkit itu adalah massa yang dihasilkan di wafer akan tetapi dibungkus secara individu. Bungkus ada tersedia di dalam bermacam gaya-gaya; nya yang sesuai harus mencerminkan persyaratan-persyaratan operasi.

Pertimbangan suatu kemasan sirkit termasuk: ukuran chip, nomor dari antaran eksternal, lingkungan operasi, disipasi bahang, dan persyaratan-persyaratan kuasa(tenaga. Untuk contoh, ICS yang digunakan untuk militer dan aplikasi-aplikasi industri memerlukan kemasan-kemasan dari kekuatan terutama sekali tinggi, ketabahan, dan pembalasan temperatur.

Kemasan-kemasan dihasilkan dari polimer, batang-batang rel, atau keramik. Kontainer-kontainer metal dihasilkan dari campuran logam seperti Kovar (satu nikel unsur kimia/kobalt besi mencampur logam dengan suatu kofisien muai yang rendah), yang menyediakan suatu segel yang kedap udara dan keterhantaran termal baik

Gambar 2825 (a) SEM foto dari ikatan-ikatan kawat yang menghubungkan antara kemasan (sebelah kiri) untuk mati lapangan salju mengikat. (b) dan (c) Detailed pandangan-pandangan dari (a). Sumber: Micron Technology, Inc.

GAMBAR 28.26 Schematic illustration of thermo sonic welding of gold wires from package leads to bonding pads.

tetapi dibatasi dengan angka. Dibungkus dengan keramik biasanya dihasilkan dari Al₂O₃ dan juga bersifat kedap udara dan mempunyai keterhantaran termal baik tetapi mempunyai kelebihan dibanding kemasan-kemasan metal. Bagaimanapun lebih mahal. Plastik membungkus bersifat murah, tetapi mempunyai hambatan termal tinggi dan bukanlah kedap udara.

Satu gaya yang lebih tua tentang rangkap berderet kemasan (DIP), menunjukkan schematically di Fig. 28.27a. Yang ditandai oleh biaya yang rendah, DIP membungkus dibuat dari termoplastik, epoxies, atau keramik, dan dapat mempunyai dari 2 sampai 500 antaran eksternal. Kemasan-kemasan keramik dirancang karena penggunaan (di) atas suatu cakupan temperatur yang lebih luas dan di dalam aplikasi-aplikasi keandalan dan militer yang tinggi, seperti itu penetapan biaya dengan sangat lebih dari (sekedar) plastik membungkus.

Gambar 28.27b menunjukkan suatu rumah susun, kemasan keramik di mana kemasan dan semua antaran di dalam pesawat yang sama. Gaya kemasan ini tidak menawarkan merampas menangani atau yang modular perancangan kemasan DIP. Untuk alasan ini, itu biasanya affixed untuk selamanya ke(pada suatu papan sirkuit tingkatan yang ganda di mana profil yang rendah dari kemasan yang datar(kempes adalah perlu.

Surface-mount membungkus sudah menjadi patokan untuk integrated sirkit hari ini. Beberapa contoh yang umum ditunjukkan di Fig: 28.27c, di mana itu dapat dilihat bahwa perbedaan utama di antaranya adalah berupa penggabung-penggabung.

koneksi DIP kepada [papan/meja] permukaan adalah via gigi garpu besar (yang disisipkan ke dalam lubang-lubang yang sesuai), selagi suatu gunung permukaan adalah soldered ke suatu bantalan atau lahan secara khusus membuat. Suatu lahan adalah suatu panggung patri yang diangkat untuk interkoneksi-interkoneksi komponen di suatu papan sirkuit tercetak. Ukuran kemasan dan tata letak terpilih dari pola-pola yang standar dan biasanya memerlukan ikatan perekat kemasan itu kepada yang diikuti oleh pematrian gelombang koneksi-koneksi. (Lihat Bagian 32.3.3.)

Lebih cepat dan chip lebih serbaguna memerlukan koneksi-koneksi terus meningkat spaced dengan ketat. Larik antena panggangan peniti/lencana (PGAS) penggunaan dengan ketat mengemasi sambung yang melalui melalui melubangi ke papan sirkuit tercetak. Bagaimanapun, PGAS dan lain berderet dan gunung permukaan membungkus adalah sangat peka kepada deformasi plasti kawat-kawat dan kaki-kaki, terutama dengan yang kecil, garis tengah, kawat-kawat spaced lekat. Satu arahnya meraih pengepakan ketat koneksi-koneksi dan menghindari berbagai kesulitan dari koneksi-koneksi yang langsing jemu akan larik antena panggangan peluru/bola (BGA), seperti yang ditunjukkan di Fig. 28.27d. jenis ini berpakaian mempunyai suatu patri menyepuh salutan di sejumlah peluru/bola-peluru/bola lekat metal spaced di bagian bawah dari kemasan. Pengaturan jarak antara peluru/bola-peluru/bola bisa merupakan suatu kecil seperti 50 µm, tetapi lebih biasanya itu distandardisasi sebagai 10 juta, 127 juta atau 15 juta.

Meski BGAs dapat dirancang dengan 1000 koneksi, ini adalah sangat jarang dan biasanya 200 sampai 300 koneksi cukup karena menuntut aplikasi-aplikasi. Oleh menggunakan pematrian aliran air kembali (Bagian 32.33), patri berfungsi untuk memusat BGA oleh tegangan muka, menghasilkan koneksi-koneksi elektrik dirumuskan dengan baik untuk masing-masing peluru/bola. Flip-chip teknologi (FCT) lihat pada prosedur pemasangan dari larik antena panggangan peluru/bola dan dilukiskan di Fig. 28.28. Penampungan yang akhir dengan satu epoxy adalah perlu tidak hanya kepada lebih dengan aman melampirkan kemasan IC kepada papan sirkuit tercetak tetapi juga untuk memindahkan panas datar selama operasinya.

Setelah chip sudah tersegel di dalam kemasan, itu mengalami ujian akhir. Karena salah satu tujuan utama tentang pengemasan adalah pengasingan dari lingkungan, menguji pada tahap ini biasanya melibatkan panas, kelembaban, goncangan mekanis, karatan, dan getaran. Uji destruktif juga dilaksanakan untuk menyelidiki efektivitas tentang penyegel.

GAMBAR 28.28 llustration penerjunan memotong teknologi. Chip penerjunan membungkus dengan (a) patri menyepuh peluru/bola-peluru/bola dan lapangan salju metal di papan sirkuit tercetak; (b) aplikasi perubahan terus menerus dan penempatan; (c) pematrian aliran air kembali; (d) penampungan.

28.12 Yield dan Reliability

Yield digambarkan sebagai rasio chip fungsional nomor yang total dari chip yang dihasilkan. Dari jumlah Yield keseluruhan IC proses pabrikasi adalah produk dari Yield wafer, Yield mengikat, hasil pengemasan, dan hasil test. Ini dapat mencakup dari hanya sedikit persen untuk proses-proses yang baru kepada lebih bahwa 90% untuk bentuk pabrikasi yang dewasa.

Kebanyakan kerugian Yield terjadi selama pengolahan wafer karena sifat semakin kompleks dari jenis ini tentang pengolahan. Wafer-wafer biasanya dipisahkan ke dalam daerah-daerah chip yang baik dan buruk. Kegagalan-kegagalan pada tahap ini dapat bangun dari cacat titik (seperti lobang peniti oksida), pencemaran film, partikel logam, dan bidang menyeberang (seperti pemecatan film yang tidak seimbang atau etsa yang tidak keseragaman).

Suatu perhatian yang utama tentang ICs yang diselesaikan keandalan dan tingkat kegagalan mereka. Karena tidak ada alat mempunyai satu seumur hidup yang tanpa batas, metode statistik digunakan untuk menandai seumur hidup dan tingkat kegagalan yang diharapkan dari alat-alat yang mikroelektronik. Unit untuk tingkat kegagalan adalah FIT, yang digambarkan sebagai "satu kegagalan per I milyar alat jam." Bagaimanapun, sistem lengkap mungkin punya berjuta-juta alat-alat, sehingga menyeluruh tingkat kegagalan di dalam seluruh sistem adalah dengan selalu berhubungan yang lebih tinggi.

dengan kata lain penting di dalam analisis kegagalan sedang menentukan mekanisme kegagalan (yang ,proses yang nyata yang menyebabkan alat itu untuk gagal). Kegagalan-kegagalan umum karena memproses melibatkan mengikuti:

· Kawasan bauran (gangguan/uraian arus dan simpangan yang ada yang tidak seragam).

· Lapisan-lapisan oksida (kebocoran dielektrika dan akumulasi muatan permukaan).

· Cetakan batu bertulis (definisi yang tidak seimbang ketaksebarisan fitur dan topeng).

· Lapisan-lapisan metal (migrasi kontak dan elektro lemah(miskin yang menghasilkan kepadatan-kepadatan buih yang ada).

· Panggilan kegagalan-kegagalan lain mulai di dalam kerja pemasangan chip yang tidak pantas, dengan kurang baik membentuk ikatan-ikatan kawat, dan hilangnya hermeticas kemasan.

Karena jangka waktu alat bersifat sangat panjang, Satu metoda tentang mempelajari kegagalan-kegagalan secara efisien disebut dipercepat ujian dan melibatkan mempercepat kondisi-kondisi barang kepunyaan siapa sebabkan gangguan/uraian alat. Variasi-variasi siklis di dalam temperatur, kelembaban, voltase, dan arus digunakan untuk menekan komponen-komponen. Kerja pemasangan chip dan membungkus adalah tegang oleh perubah-ubahan suhu siklis. Data statistik mengambil dari test-test ini kemudian adalah digunakan untuk meramalkan gaya-gaya kegagalan dibawah kondisi operasi normal.

28.13 Papan Sirkuit Tercetak

Integrated sirkuit terbungkus jarang digunakan; sepertinya, mereka biasanya dikombinasikan dengan ICs yang lain untuk bertindak sebagai blok-blok bangunan dari suatu sistim namun jenisnya lebih besar. Pada Suatu papan sirkuit tercetak (PCB) adalah substrat untuk interkoneksi-interkoneksi yang akhirnya antara semua chip yang diselesaikan dan bertindak sebagai link komunikasi antara dunia luar dan untaian yang mikroelektronik di dalam masing-masing membungkus IC. Penambahan sakit kepada ICs, papan sirkuit juga biasanya berisi komponen-komponen sirkuit diskrit (seperti resistor-resistor dan kapasitor-kapasitor) yang mengambil ujung terlalu banyak "milik tetap" di dibatasi permukaan silikon, mempunyai persyaratan-persyaratan pengusiran kuasa(tenaga khusus, atau tidak bisa diterapkan minyak suatu chip. Komponen-komponen terpisah yang umum lain adalah induktor-induktor (yang tidak bisa terintegrasi ke permukaan silikon), transistor-transistor kinerja tinggi, kapasitor-kapasitor yang besar, resistor-resistor ketepatan, dan kristal-kristal (untuk kendali frekuensi).

Suatu papan sirkuit tercetak adalah pada dasarnya suatu plastik (damar) material yang berisi beberapa lapisan-lapisan dari kertas perak tembaga (Gambar. 28.29). PCBS Single-sided mempunyai tembaga menjejaki di hanya sisi nya dari suatu membatasi substrat; gandakan bersisi mempunyai tembaga menjejaki timbal balik. Multilayered juga kaleng ia membangun dari lapisan-lapisan yang bertukar-tukar dari tembaga dan alat penyekat/bahan isolasi. Single-sided adalah wujud yang paling sederhana dari papan sirkuit.

Papan-papan Double-sided biasanya harus mempunyai lokasi-lokasi di mana keterhubungan elektrik dibentuk/mapan antara fitur meminyaki kedua sisi dari [papan/meja]. Ini tercapai dengan via, seperti yang ditunjukkan di Fig. 28.29. Papan Multilayered dapat mempunyai parsial, yang dikuburkan, atau melalui lubang via untuk memungkinkan PCBs sangat fleksibel. papan-papan multilayered dan Double-sided bersifat menguntungkan, karena IC membungkus dapat terikat kepada kedua sisi dari [papan/meja], mempertimbangkan desain-desain lebih ringkas.

Bahan isolasi itu adalah biasanya satu resin epoksi 025 rte 3 tebal min memperkuat dengan satu serabut epoxy/glass dan dikenal sebagai kaca-E (lihat Section 9.2.1). Perakitan itu dihasilkan dengan memenuhi/menghamili lembar;seprai-lembar;seprai dari serat kaca dengan epoxy dan menekan lapisan-lapisan bersama-sama antara lempeng hangat atau pengerolan. Panas dan tekanan papan menghasilkan suatu kaku dan dasar kuat untuk papan sirkuit tercetak.

Papan-papan dicukur sampai suatu ukuran yang diinginkan, dan tentang lubang penempat garis tengah 3-mm lalu didril/dibor atau yang dihantam ke dalam papan menyudutkan untuk mengizinkan kelurusan dan lokasi yang tepat di dalam mesin-mesin penyisipan chip. Lubangi untuk via dan koneksi-koneksi dihantam atau dihasilkan melalui pengeboran CNC; rak buku-buku perpustakaan dari apan-papan dapat didril/dibor secara seragam untuk meningkatkan nilai produksi.

Pola-pola yang memimpin di papan sirkuit digambarkan oleh cetakan batu bertulis, meski mula-mula, mereka dihasilkan melalui teknologi cetak saring karenanya papan sirkuit tercetak istilah atau mencetak [papan/meja] pemasangan kawat (PWB). Di dalam metoda subtractive, suatu kertas perak tembaga terikat kepada papan sirkuit. Pola yang diinginkan di papan itu digambarkan oleh suatu topeng yang positif mengembangkan melalui fotolitografi, dan tembaga sisa dipindahkan melalui pengetsaan basah. Di dalam metoda yang aditif, suatu topeng yang negatif ditempatkan secara langsung ke satu substrat alat penyekat/bahan isolasi untuk menggambarkan bentuk yang diinginkan. Elektro lebih sedikit penyepuhan dan penyepuhan elektrik tembaga berfungsi untuk menggambarkan koneksi-koneksi, jalur-jalur, dan negeri di papan sirkuit.

GAMBAR 28.29 Struktur papan sirkuit tercetak dan fitur desain.

ICs dan komponen-komponen yang terpisah lain lalu diikatkan kepada [papan/meja] dengan pematrian. Ini adalah yang akhir masuk membuat kedua-duanya integrated sirkit dan alat-alat yang mikroelektronik yang dikandungnya ke dalam sistem yang lebih besar melalui koneksi-koneksi di papan sirkuit tercetak. Pematrian [gelombang/lambaian] dan pematrian pasta aliran air kembali (lihat Section 323 dan Example 3211 adalah metoda-metoda yang lebih disukai tentang pematrian ICs ke papan sirkuit.

Sebagian dari pertimbangan-pertimbangan desain di dalam mempersiapkan PCBs menggusarkan mengikuti:

1. Pematrian gelombang perlu ia menggunakan hanya di sisi nya dari papan; dengan begitu, lubang selesai menjulang komponen-komponen harus disisipkan dari sisi yang sama dari papan jubin. Permukaan menaiki alat-alat ditempatkan meminyaki sisi penyisipan dari papan harus aliran air kembali soldered pada tempatnya; permukaan menaiki alat-alat di sisi kepemimpinan dapat melambaikan soldered.

2. Untuk mengizinkan patri baik mengalirkan di dalam pematrian gelombang, IC membungkus harus dipersiapkan secara hati-hati di papan sirkuit tercetak. Menyisipkan kemasan-kemasan ke arah yang sama menguntungkan untuk yang diotomatiskan menempatkan, karena orientasi-orientasi yang acak dapat menyebabkan permasalahan di dalam alir patri ke seberang semua koneksi.

3. Pengaturan jarak ICs adalah yang ditentukan sebagian besar oleh kebutuhan untuk mencabut panas selama operasi. Pemeriksaan cukup antara kemasan-kemasan dan papan-papan bersebelahan diwajibkan untuk mengizinkan[membiarkan udara yang dipaksa mengalirkan dan ilian bahang.

4. Di sana juga harus ruang cukup di sekitar masing-masing IC membungkus untuk memungkinkan mengerjakan lagi dan memperbaiki tanpa alat-alat gangguan bersebelahan.

RINGKASAN

· Industri mikroelektronik sedang mengembangkan berbagai konsep maupun desain melalui alat dan sirkuit yang baru. Pembuatan alat-alat mikroelektronik dan integrated sirkuit yang melibatkan beberapa jenis proses yang berbeda, maka banyak dari mereka yang telah diadaptasikan tentang pabrikasi.

· Suatu bentuk yang keras dari silikon kristal tunggal diperoleh dari proses Czochralski. Bentuk tersebut seperti silinder dari dimensi-dimensi yang dikendalikan, yang dikerjakan mesin di dalam silinder. Kemudian Silinder tersebut dimasukkan ke dalam wafer-wafer yang adalah dasar (landasan di tepi-tepi dengan proses pemolesan mekanika kimia yang diperlakukan untuk melengkapi wafer.

· Setelah wafer-wafer telah siap, mereka mengalami pemecahan oksidasi atau film yang diulangi dan lithographic atau langkah-langkah mengetsa untuk membuka jendela pada lapisan oksida untuk mengakses substrat silikon.

· Pengetsaan basah adalah isotrop dan secara relatif cepat. Bagaimanapun, pengetsaan kering (menggunakan plasma-plasma gas) anisotropic dan mempertimbangkan cetakan lithography dan integrasi skala besar pada integrated sirkuit.

· Setelah masing-masing diproses dan diselesaikan, dopant diperkenalkan ke dalam berbagai daerah-daerah struktur silikon melalui difusi dan penanaman ion. Alat-alat bersifat saling berhubungan oleh lapisan-lapisan metal yang ganda, dan sirkuit yang diselesaikan dibungkus dan yang dapat diakses melalui koneksi-koneksi elektrik.

· Akhirnya, sirkuit yang dibungkus dan alat-alat yang terpisah, bersifat soldered pada suatu papan sirkuit tercetak tujuannya untuk instalasi akhir.

TERIMA KASIH