Технология ИС

Сентябрь 2, 2022

Главная
Алгебра
Технология ИС

Содержание

3. Список использованных и рекомендуемых источников Технология, конструкции и методы моделирования кремниевых интегральных микросхем: в 2 ч.
4. Уровень технологии определяется минимально возможной топологической нормой, т. е. минимальным размером элемента или зазора в периодических
5. Степень интеграции Ki=lgN, N – количество основных элементов, входящих в состав микросхемы Ki= ≤ 1 –
6. Закон Мура: Функциональные возможности высокосовершенных дозу (объем памяти или количество ячеек памяти) и МП (количество транзисторов
7. Современные тенденции масштабирования ИС могут быть сформулированы следующим образом: - новое поколение технологии появляется через каждые
8. НАНОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ 2) Структуры, основанные на квантовомеханических эффектах 1) Нано-КМОП структуры (нанометровая кремниевая электроника)
9. Электроника Вакуумная электроника Твердотельная электроника Квантовая электроника НАНО * 10-9
10. Электроника Квантовая электроника Создание электровакуумных приборов (ЭВП): Акустоэлектроника и пьезоэлектроника Разработка и изготовление резисторов Криоэлектроника Магнитоэлектроника
11. Электроника Нанотехнологии Наноэлектроника
12. Лауреат Нобелевской премии Р. Фейман «При переходе к изучению самых маленьких объектов мы сталкиваемся со многими
13. Хотя, в силу широкой междисциплинарности нанотехнологий, единого определения на сегодняшний день пока не существует., любое из
14. Table 1.2. Major milestones in semiconductor processing history. Year Event 1798 Lithography process invented 1855 Fick
15. Достижения микроэлектроники: a - кристалл одной из первых в мире микросхем, изготовленной на фирме Fairchild (США)
16. 1-Poly and 10-Metal(9Cu + 1Al) Shallow Trench Isolation (STI) Salicide Gate Salicide Source and Drain CMP
18. Наномасштаб Азоев Г.Л., Афанасьев В.Я., Ларина Н.П. Азоев Г.Л., Афанасьев В.Я., Ларина Н.П. — Рынок нано:
19. Что производит наноэлектроника
20. Вся продукция микро-, нано- электронной отрасли традиционно сегментируется на следующие основные четыре группы компонентов: оптоэлектроника; датчики;
21. Оптоэлектронные компоненты: • ПЗС и КМОП датчики изображения; • лазерные передатчики и звукосниматели; • светоизлучающие диоды
22. Датчики: температурные датчики; датчики давления; датчики поворота и ускорения; датчики магнитного поля; управляющие датчики. микрогироскопы
23. Дискретные компоненты: • cиловые транзисторы и модули; • малосигнальные транзисторы; • переключающие транзисторы; • диоды, выпрямители
24. Интегральные схемы: микропроцессоры (Microprocessing Units - MPU); микроконтроллеры (Microcontrolling Units - MCU); цифровые сигнальные процессоры (Digital
25. Азоев Г.Л., Афанасьев В.Я., Ларина Н.П. Азоев Г.Л., Афанасьев В.Я., Ларина Н.П. — Рынок нано: от
26. Развитие рынка наноэлектронной продукции Азоев Г.Л., Афанасьев В.Я., Ларина Н.П. Азоев Г.Л., Афанасьев В.Я., Ларина Н.П.
27. Классификация методов нанотехнологий для получения нанообъектов и наносистем.
28. Некоторые особенности работы наноэлектронных устройств
29. . Принципиальная схема транзисторной структуры с управляющим затвором Г.И. Зебрев «Физические основы кремниевой наноэлектроники». Учебное пособие.
30. Схематичное изображение n-канального транзистора в закрытом (а) и открытом состоянии (б) Robert Doering, Yoshio Nishi. Handbook
31. Борисенко В.Е., Воробьева А.И., Уткина Е.А. Борисенко В.Е., Воробьева А.И., Уткина Е.А. — Наноэлектроника: теория и
32. Борисенко В.Е., Воробьева А.И., Уткина Е.А. Борисенко В.Е., Воробьева А.И., Уткина Е.А. — Наноэлектроника: теория и
33. http://en.wikipedia.org/wiki/Single_electron_transistor#Single_electron_transistor
34. Схема одноэлектронного транзистора. Г. Г. Шишкин, И. М. Агеев Наноэлектроника. Элементы, приборы, устройства. М. : БИНОМ.
35. Изображение одноэлектронного транзистора и зависимость тока стока от напряжения на затворе при напряжении на стоке 3
36. Конструкция транзистора на основе нанотрубки (разработчик — компания ≪Infineon Technologies AG≫) Щука А.А. Щука А.А. —
37. Carbon nanotube computer Max M. Shulaker1, Gage Hills2, Nishant Patil3, Hai Wei4, Hong-Yu Chen5, H.-S. PhilipWong6
38. Классификация методов получения топологии интегральных микро- и наносхем, а также микро- и наноприборов
39. В нанотехнологиях различают два основных подхода, позволяющих формировать наноструктуры. Это — технологии, реализующие принцип ≪сверху-вниз≫, и
40. АСМ изображение твердой маски пористого оксида алюминия после ионного травления структуры (а) и РЭМ фотография поперечного
41. Формирование наноразмерного рисунка путем самосборки мономолекулярной пленки: а — осаждение мономолекулярного слоя; б— создание рисунка зондом
42. Использование АСМ для локального окисления металлов и полупроводников
43. Вертикально ориентированные углеродные нанотрубки, полученные химическим осаждением из газовой фазы. Nanolithography and pattering techniques in microelectronics
44. Квантовые точки арсенида индия, полученные на подложке из GaAs с помощью молекулярно лучевой эпитаксии (Dqd=21±6,5) нм.
45. Фотография на просвечивающем электронном микроскопе массива нанокристаллов серебра, образованного в процессе самосборки ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ «ТЕХНОЛОГИЯ НАНОЛИТОГРАФИИ»
46. Локальное зондовое окисление кремния (а) и пленки металла (б) Борисенко В.Е., Воробьева А.И., Уткина Е.А. Борисенко
47. Принцип проекционной литографии
48. TEM Изображение слоев нижних металлов и n-моп p-моп транзисторов Intel’s 22-nm Trigate Transistors. Solid State Technology.
49. Вопросы промежуточного контроля: Дайте определение наноэлектроники. Сформулируйте Мура. Назовите основные сегменты электронной отрасли. Какой из сегментов
50. Планарная технология Основным технологическим методом создания современных интегральных микросхем остается разработанная в конце 50-х годов двадцатого
51. Планарная технология (от англ. planar, от лат. planus – плоский, ровный), – форма организации технологического процесса
52. Планарная технология позволяет реализовать групповой процесс изготовления элементов интегральных схем на полупроводниковой подложке одновременно и на
53. Основные операции планарной технологии легирование полупроводника (диффузия примесей в полупроводник и ионная имплантация) окисление кремния травление
54. Легирование атомами примеси Сущность процессов легирования полупроводника заключается в создании на поверхности полупроводника источника примеси и
55. Окисление кремния В результате процесса окисления происходит взаимодействие поверхностного слоя кремния с кислородом и создание на
56. Травление Травление – это технологическая операция удаления обрабатываемого материала в процессе химического взаимодействия и растворения в
57. Локальное травление и фотолитография Метод фотолитографии, использует в качестве защитного слоя стойкое к действию травителей вещество,
58. Технологический маршрут Изготовление каждого полупроводникового прибора (соответственно, интегральной микросхемы) идет по строго определенной последовательности. Такая последовательность
59. Сопроводительный лист На предприятиях микроэлектроники данная последовательность отражена в маршрутной карте (сопроводительном листе) соответствующей партии пластин,
60. Принципы планарной технологии взаимосвязь конструкции интегральных микросхем и технологии их изготовления совместимость элементов (на одном кристалле)
61. Взаимосвязь конструкции интегральных микросхем и технологии их изготовления Проектирование конструкции интегральной микросхемы связано с технологией ее
62. Конструктивно-технологические ограничения при разработке и изготовлении интегральных микросхем Наряду с конструктивными, эксплутационными и электрическими параметрами для
63. Совместимость элементов интегральных микросхем Единый групповой метод изготовления. Основной элемент – самый сложный элемент ИС -
64. Локальность технологических обработок Во время технологических операций обрабатывается не вся поверхность пластины. Методы локальных технологий: масочная
65. Послойное формирование элементов микросхем Локальные обработки различных участков пластины выполняют многократно. Фотолитографический цикл: 2 типа
66. Послойное формирование элементов микросхем Фотолитографический цикл: 1 тип ЛЕГИРОВАНИЕ Окисление Фотолитография Травление через ФРМ Удаление ФР
67. Послойное формирование элементов микросхем Фотолитографический цикл: 2 тип ПОЛИКРЕМНИЙ МЕТАЛЛИЗАЦИЯ Осаждение слоя Фотолитография Травление через ФРМ
71. Методы контроля наноструктур
72. Для исследования наноструктур применяется ряд методов: сканирующая туннельная микроскопия (СТМ) атомно-силовая микроскопия (АСМ) просвечивающая электронная микроскопия
73. Сканирование обычно проводят в двух режимах: постоянного тока или постоянного уровня кантилевера (сенсорное устройство, закрепленно на
74. Общая энергия взаимодействия атомов приближённо описывается формулой Леннарда-Джонса: где r— расстояние между частицами, D— энергия связи,
75. Топография поверхности ZnO, полученная на АСМ. Robert Doering, Yoshio Nishi. Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology. Second
76. Просвечивающий электронный микроскоп Метод просвечивающей электронной микроскопии позволяет изучать внутреннюю структуру исследуемых материалов: определять тип и
77. При проведении исследований на СЭМ (часто также встречается название «растровый электроный микроскоп» или сокращенно РЭМ) Тонкий
78. a) электрон (или фотон) создает вакансию на уровне 1s и электрон из уровня 2s заполняет вакансию,
80. Скачать презентацию

Слайд 2

Слайд 3

Список использованных и рекомендуемых источников
Технология, конструкции и методы моделирования кремниевых интегральных

микросхем: в 2 ч. / Королев М.А., Крупкина Т.Ю., Ревелева М.А., под общей ред. Чаплыгина Ю.А. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. – 2007. Ч. 1: Технологические процессы изготовления кремниевых интегральных схем и их моделирование. – 397 с.
Технология, конструкции и методы моделирования кремниевых интегральных микросхем: в 2 ч. / Королев М.А., Крупкина Т.Ю., Путря М.Г., Шевяков В.И., под общей ред. члена-корр. РАН профессора Чаплыгина Ю.А. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. – 2009. Ч. 2: Элементы и маршруты изготовления кремниевых ИС и методы их математического моделирования. – 422 с.
Технология СБИС: В 2-х кн. Кн. 2 / Пер. с англ. Под ред. Зи С. – М.: Мир, 2008. – 305 с.
Программа для дистанционного обучения по курсу «Технология СБИС» / http://sbis.karelia.ru/ [Электронный ресурс]. – 2009.
Киреев В.Ю. «Введение в технологии микроэлектроники и нанотехнологии». ГНЦ РФ «ЦНИИХМ», 2008 г.

Слайд 4

Уровень технологии определяется минимально возможной топологической нормой, т. е. минимальным размером

элемента или зазора в периодических структурах с минимальным периодом (с максимальной плотностью упаковки).
Lmin= ½ pitch (шаг), который в настоящее время определяется по первому уровню разводки.

Слайд 5

Степень интеграции Ki=lgN, N – количество основных элементов, входящих в состав

микросхемы
Ki= ≤ 1 – простая интегральная схема
Ki= 1÷2 – средняя интегральная схема
Ki= 2÷4 – большая интегральная схема (БИС)
Ki= 4÷7 – сверх большая интегральная схема (СБИС)
Ki= 7÷9 – ультра большая интегральная схема (УБИС)
Ki ≥ 9 – гигантская интегральная схема (ГИС)

Слайд 6

Закон Мура: Функциональные возможности высокосовершенных дозу (объем памяти или количество ячеек

памяти) и МП (количество транзисторов и быстродействие) удваиваются каждые два года, обеспечивая при этом уменьшение стоимости одной функции на 29% в год.
Движущие факторы этого процесса:
Уменьшение минимального размера
Увеличение площади кристалла
Усовершенствование конструкции и топологии микросхемы

Гордон Эрл МУР Gordon Earle Moore, р. 1929
Американский компьютерный инженер и бизнесмен. Родился в Сан-Франциско, получил докторскую степень в области химической физики в Калифорнийском технологическом институте. Некоторое время работал под руководством Вильяма Шокли (William Shockley, 1910–89), одного из изобретателей транзистора, и занимался изучением полупроводников. Но в характере Шокли начала проявляться эксцентричность, поведение его стало непредсказуемым, и Мур и несколько его коллег уволились. С одним из них, Робертом Нойсом (Robert Noyce, 1927–90), в 1968 году Мур основал корпорацию Intel (где до сих пор занимает должность почетного председателя совета директоров) и приступил к разработке и производству сложных интегральных схем — «чипов», — лежащих в основе современных персональных компьютеров. «Закон» Мура впервые был изложен в 1965 году в журнале «Электроника» в комментарии ученого к статье о том, как технология интегральных схем должна привести к снижению стоимости компьютеров.

Слайд 7

Современные тенденции масштабирования ИС могут быть сформулированы следующим образом:
- новое

поколение технологии появляется через каждые три года;
- при этом уровень интеграции ИС памяти увеличивается в четыре раза, а логических ИС – в 2-3 раза;
- за каждые два поколения технологии (то есть за 6 лет) минимальный характеристический размер уменьшается в два раза, а плотность тока, быстродействие, площадь кристалла и максимальное количество входов и выходов увеличиваются в два раза.

Слайд 8

НАНОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ
2) Структуры, основанные на квантовомеханических эффектах
1) Нано-КМОП структуры (нанометровая кремниевая электроника)

Слайд 9

Электроника
Вакуумная электроника
Твердотельная электроника
Квантовая электроника
НАНО * 10-9

Слайд 10

Электроника
Квантовая электроника
Создание электровакуумных приборов (ЭВП):
Акустоэлектроника и пьезоэлектроника
Разработка и изготовление резисторов
Криоэлектроника
Магнитоэлектроника
Диэлектрическая электроника
Создание лазеров

и мазеров

Вакуумная электроника

Твердотельная электроника

Разделы

Направления

Разделы

Направления

Слайд 11

Электроника
Нанотехнологии
Наноэлектроника

Слайд 12

Лауреат Нобелевской премии Р. Фейман «При переходе к изучению самых маленьких

объектов мы сталкиваемся со многими разнообразными явлениями, создающими новые возможности. Поведение отдельных атомов подчиняется законам квантовой механики и не имеет аналогов в макроскопическом масштабе, поэтому «внизу» мы будем постоянно наблюдать новые закономерности и эффекты, предполагающие новые варианты использования»

Академик РАН Вячеслав Михайлович Бузник: «…под нанотехнологиями каждый часто понимает то, что ему удобно…»

Слайд 13

Хотя, в силу широкой междисциплинарности нанотехнологий, единого определения на сегодняшний день

пока не существует., любое из определений должно обязательно отображать, как минимум, три следующие характерные особенности нанотехнологий:
Нанодиапазон материальных структур, являющихся объектами нанотехнологий, -зот размеров отельных атомов или молекул до 100 нм;
Способность выполнения измерений (контроля)), манипулирования и разного рода преобразований в нанодиапазоне;
Использование новых свойств и функций, проявляющихся в нанодиапазоне.
Нанотехнология — это целенаправленный инжиниринг (создание и манипуляция) материалов и веществ на уровне менее 100 нм для получения свойств и функций, возникающих только при переходе в нано размер.

Азоев Г.Л., Афанасьев В.Я., Ларина Н.П. Азоев Г.Л., Афанасьев В.Я., Ларина Н.П. — Рынок нано: от нанотехнологий - к нанопродуктам

Слайд 14

Table 1.2. Major milestones in semiconductor processing history.
Year Event
1798 Lithography process

invented
1855 Fick proposes basic diffusion theory
1918 Czochralski crystal growth technique invented
1925 Bridgman crystal growth technique invented
1952 Diffusion used by Pfann to alter conductivity of silicon
1957 Photoresist introduced by Andrus; oxide masking developed by Frosch
and Derrick; epitaxial growth developed by Sheftal et al.
1958 Ion implantation proposed by Shockley
1959 Kilby and Noyce invent the IC
1963 CMOS concept proposed by Wanlass and Sah
1967 DRAM invented by Dennard
1969 Self-aligned polysilicon gate process proposed by Kerwin et al.;
MOCVD developed by Manasevit and Simpson
1971 Dry etching developed by Irving et al.; MBE developed by Cho; first
microprocessor fabricated by Intel
1982 Trench isolation technology introduced by Rung et al.
1989 CMP developed by Davari et al.
1993 Copper interconnect introduced to replace aluminum by Paraszczak et al.

Слайд 15

Достижения микроэлектроники: a - кристалл одной из первых в мире микросхем,

изготовленной на фирме Fairchild (США) осенью 1960 г. по 100 мкм топологическим нормам (Lmin= 100 мкм) на кремниевой пластины диаметром 13 мм (0,5 дюйма) и содержащей 4-е биполярных транзистора; b - кристаллы размером (26х33) мм четырех ядерного (quad-core) микропроцессора Penryn, изготовленного фирмой Intel (США) в ноябре 2007 г. по 45 нм топологическим нормам (Lmin= 45 нм) на кремниевой пластине диаметром 300 мм (8 дюймов) и содержащего 820 миллионов КМОП-транзисторов.
Киреев В.Ю. Введение в технологии микроэлектроники и нанотехнологии. - М.:ФГУП «ЦНИИХМ», 2008. – 432 с

Слайд 16

1-Poly and 10-Metal(9Cu + 1Al)
Shallow Trench Isolation (STI)
Salicide Gate Salicide Source

and
Drain CMP Planarization

IBM

Слайд 17

Слайд 18

Наномасштаб
Азоев Г.Л., Афанасьев В.Я., Ларина Н.П. Азоев Г.Л., Афанасьев В.Я., Ларина

Н.П. — Рынок нано: от
нанотехнологий - к нанопродуктам

Слайд 19

Что производит наноэлектроника

Слайд 20

Вся продукция микро-, нано- электронной отрасли традиционно сегментируется на следующие основные

четыре группы компонентов:
оптоэлектроника;
датчики;
дискретные компоненты;
интегральные схемы (ИС).

Слайд 21

Оптоэлектронные компоненты:
• ПЗС и КМОП датчики изображения;
• лазерные передатчики

и звукосниматели;
• светоизлучающие диоды и светодиодные индикаторы;
• инфракрасные устройства;
• устройства связи;
• цифровые дисплеи;
• другие оптоэлектронные устройства.

Слайд 22

Датчики:
температурные датчики;
датчики давления;
датчики поворота и ускорения;
датчики магнитного поля;

управляющие датчики.
микрогироскопы

Слайд 23

Дискретные компоненты:
• cиловые транзисторы и модули;
• малосигнальные транзисторы;
•

переключающие транзисторы;
• диоды, выпрямители и тиристоры;
• ВЧ/СВЧ-транзисторы и модули.

Слайд 24

Интегральные схемы:
микропроцессоры (Microprocessing Units - MPU);
микроконтроллеры (Microcontrolling Units

- MCU);
цифровые сигнальные процессоры (Digital Signal Processors - DSP);
схемы памяти;
аналоговые схемы;
логические схемы.
Системы на кристалле

Слайд 25

Азоев Г.Л., Афанасьев В.Я., Ларина Н.П. Азоев Г.Л., Афанасьев В.Я., Ларина

Н.П. — Рынок нано: от нанотехнологий - к нанопродуктам

Слайд 26

Развитие рынка наноэлектронной продукции
Азоев Г.Л., Афанасьев В.Я., Ларина Н.П. Азоев Г.Л.,

Афанасьев В.Я., Ларина Н.П. — Рынок нано: от нанотехнологий - к нанопродуктам

Слайд 27

Классификация методов нанотехнологий для получения нанообъектов и наносистем.

Слайд 28

Некоторые особенности работы наноэлектронных устройств

Слайд 29

.
Принципиальная схема транзисторной структуры с управляющим затвором
Г.И. Зебрев «Физические основы кремниевой

наноэлектроники». Учебное пособие. — М.: МИФИ, 2008. — 288 с.

Слайд 30

Схематичное изображение n-канального транзистора в закрытом (а) и открытом состоянии (б)
Robert

Doering, Yoshio Nishi. Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology. Second Edition, CRC Press. New York, 2008

Вольт-амперные характеристики n-МОПТ: (а) выходные ВАХ при фиксированных ;
(б) передаточные ВАХ
при фиксированных VDS.
Г.И. Зебрев «Физические основы кремниевой наноэлектроники». Учебное пособие. — М.: МИФИ, 2008. — 288 с.

Слайд 31

Борисенко В.Е., Воробьева А.И., Уткина Е.А. Борисенко В.Е., Воробьева А.И., Уткина

Е.А. — Наноэлектроника: теория и практика: учебник

Физические явления, используемые в наноэлектронных приборах

Слайд 32

Борисенко В.Е., Воробьева А.И., Уткина Е.А. Борисенко В.Е., Воробьева А.И., Уткина
Е.А.

— Наноэлектроника: теория и практика: учебник

Слайд 33

http://en.wikipedia.org/wiki/Single_electron_transistor#Single_electron_transistor

Слайд 34

Схема одноэлектронного транзистора. Г. Г. Шишкин, И. М. Агеев Наноэлектроника. Элементы,

приборы, устройства. М. : БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011 г. 408с.

Слайд 35

Изображение одноэлектронного транзистора и зависимость тока стока от напряжения на затворе

при напряжении на стоке 3 мВ

Optical and structural properties of Ge submonolayer nanoinclusions in a Si matrix grown by molecular beam epitaxy /
G.E. Cirlin, V.A. Egorov, B.V. Volovik et al.// Nanotechnology. - 2001. - Vol. 12, N 4. - P. 417 - 420.

Слайд 36

Конструкция транзистора на основе нанотрубки (разработчик — компания ≪Infineon Technologies
AG≫)
Щука А.А.

Щука А.А. — Наноэлектроника. Монография. - М.: Физматкнига, 2007. - 465 с.

Слайд 37

Carbon nanotube computer Max M. Shulaker1, Gage Hills2, Nishant Patil3, Hai

Wei4, Hong-Yu Chen5, H.-S. PhilipWong6 & Subhasish Mitra7. N AT U R E | V O L 5 0 1 | 2 6 S E P T E M B E R 2 0 1 3

Слайд 38

Классификация методов получения топологии интегральных микро- и наносхем, а также микро-

и наноприборов

Слайд 39

В нанотехнологиях различают два основных подхода, позволяющих формировать наноструктуры. Это —

технологии, реализующие принцип ≪сверху-вниз≫, и технологии, построенные на принципе ≪снизу-вверх≫.
Принцип «сверху-вниз» (top-down approach) предполагает создание структур с требуемыми размерами и конфигурацией путем избирательного удаления материала, заранее нанесенного на подложку. При этом используются традиционные для микроэлектроники методы осаждения пленок и формирования легированных слоев полупроводников в сочетании с литографическим созданием на профилируемой поверхности маски и последующим удалением материала в окнах маски путем травления.
Альтернативный принцип «снизу-вверх» (bottom-up approach) предполагает формирование требуемых структур путем селективного осаждения атомов и молекул на заданные участки поверхности подложки.

Слайд 40

АСМ изображение твердой маски пористого оксида алюминия после ионного травления структуры

(а) и РЭМ фотография поперечного сечения скола этой структуры. «Нанотехнологии в электронике». Вып. 2. Под редакцией чл.-корр. РАН Ю.А. Чаплыгина. М., Техносфера, 2013, 687 с.

Слайд 41

Формирование наноразмерного рисунка путем самосборки мономолекулярной пленки: а — осаждение мономолекулярного

слоя; б— создание рисунка зондом сканирующего туннельного микроскопа; в—осаждение палладиевого катализатора; г — осаждение никеля

Борисенко В.Е., Воробьева А.И., Уткина Е.А. Борисенко В.Е., Воробьева А.И., Уткина Е.А. — Наноэлектроника: теория и практика: учебник. Бином. Лаборатория знаний. 2013 г., 366с.

Слайд 42

Использование АСМ для локального окисления металлов и полупроводников

Слайд 43

Вертикально ориентированные углеродные нанотрубки, полученные химическим осаждением из газовой фазы. Nanolithography

and pattering techniques in microelectronics /edited by D.G. Bucknall, Woodhead Publishing Ltd., Cambridge, England, 2005. – 424 pp.

Слайд 44

Квантовые точки арсенида индия, полученные на подложке из GaAs с помощью

молекулярно лучевой эпитаксии (Dqd=21±6,5) нм. Nanolithography and pattering techniques in microelectronics /edited by D.G. Bucknall, Woodhead Publishing Ltd., Cambridge, England, 2005. – 424 pp.

Слайд 45

Фотография на просвечивающем электронном микроскопе массива нанокристаллов серебра, образованного в процессе

самосборки
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ «ТЕХНОЛОГИЯ НАНОЛИТОГРАФИИ» ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ БЛОК БАЗОВЫХ ЗНАНИЙ. Лекции. д.т.н. Киреев В.Ю., М., МИЭТ

Слайд 46

Локальное зондовое окисление кремния (а) и пленки металла (б)
Борисенко В.Е., Воробьева

А.И., Уткина Е.А. Борисенко В.Е., Воробьева А.И., Уткина Е.А. —
Наноэлектроника: учебное пособие

Слайд 47

Принцип проекционной литографии

Слайд 48

TEM Изображение слоев нижних металлов и n-моп p-моп транзисторов Intel’s 22-nm

Trigate Transistors. Solid State Technology. Intel’s 22-nm Trigate Transistors. 2012.

Слайд 49

Вопросы промежуточного контроля:
Дайте определение наноэлектроники.
Сформулируйте Мура.
Назовите основные сегменты электронной отрасли.
Какой

из сегментов электронной отрасли занимает основную долю на рынке?
Какая основная причина перехода электроника в наноразмерную область?
Что такое наноразмерная структура
Что такое низкоразмерная структура
Что такое квантовая пленка, квантовый шнур, квантовая точка
Что такое баллистический транспорт
Что такое туннелирование
Что такое кулоновская блокада
В чем основное достоинство одноэлектронных приборов
Что такое квантовое ограничение
Что такое принцип формирования наноструктур «сверху – вниз»
Что такое принцип формирования наноструктур «снизу – вверх»

Слайд 50

Планарная технология
Основным технологическим методом создания современных интегральных микросхем остается разработанная в

конце 50-х годов двадцатого столетия
планарная технология.
Практически все современные процессы создания широко используемых интегральных микросхем различного назначения основываются на технологических операциях планарной технологии.

1959

Год появления –

Слайд 51

Планарная технология
(от англ. planar, от лат. planus – плоский, ровный), –

форма организации технологического процесса при изготовлении ИМС, при которой все ее элементы и соединения создаются через плоскость на верхней поверхности подложки без затрагивания ее боковых и жижней стороны.
Несколько технологических операций при изготовлении ИМС служат для соединения отдельных элементов в схему и присоединения их к специальным контактным площадкам. Поэтому необходимо, чтобы выводы всех элементов и контактные площадки находились в одной плоскости, что и обеспечивает планарная технология.

Слайд 52

Планарная технология
позволяет реализовать групповой процесс изготовления элементов интегральных схем на

полупроводниковой подложке
одновременно и
на одном кристалле

Слайд 53

Основные операции планарной технологии
легирование полупроводника (диффузия примесей в полупроводник и

ионная имплантация)

окисление кремния

травление (жидкостное химическое травление – ЖХТ и плазмохимическое травление – ПХТ

фотолитография

высокотемпературные обработки полупроводниковых структур (отжиги в различных средах)

осаждения тонких пленок различных материалов (слоев проводников и диэлектриков).

Слайд 54

Легирование атомами примеси
Сущность процессов легирования полупроводника заключается в создании на поверхности

полупроводника источника примеси и проведении отжига, при котором примесь проникает с поверхности в глубь материала за счет теплового движения атомов.

Слайд 55

Окисление кремния
В результате процесса окисления происходит взаимодействие поверхностного слоя кремния с

кислородом и создание на поверхности полупроводника пленки оксида SiO2 или окисла.

Слайд 56

Травление
Травление – это технологическая операция удаления обрабатываемого материала в процессе химического

взаимодействия и растворения в подходящем травителе. Локальное травление – это удаление материала с определенной, заранее заданной части поверхности, соприкасающейся с травителем. Другие участки, на которые не должно распространяться действие травления, должны быть защищены инертными к действию травителя материалами.

Слайд 57

Локальное травление и фотолитография
Метод фотолитографии, использует в качестве защитного слоя стойкое

к действию травителей вещество, меняющее свою растворимость под действием света (химически стойкое органическое полимерное соединение - фоторезист).

Слайд 58

Технологический маршрут
Изготовление каждого полупроводникового прибора (соответственно, интегральной микросхемы) идет по

строго определенной последовательности. Такая последовательность называется технологическим маршрутом изготовления.

Основные технологические маршруты создания кремниевых ИС:
Биполярные
КМОП
БиКМОП

Слайд 59

Сопроводительный лист
На предприятиях микроэлектроники данная последовательность отражена в маршрутной карте (сопроводительном

листе) соответствующей партии пластин, на которых будут изготовлены конкретные полупроводниковые приборы. В сопроводительном листе отражаются режимы технологических операций и результаты контрольных измерений различных физических и электрических параметров получаемых слоёв и структур (после соответствующей операции)

Слайд 60

Принципы планарной технологии
взаимосвязь конструкции интегральных микросхем и технологии их изготовления

совместимость элементов (на одном кристалле)
локальность технологических обработок
послойное формирование элементов микросхем

Слайд 61

Взаимосвязь конструкции интегральных микросхем и технологии их изготовления
Проектирование конструкции интегральной микросхемы

связано с технологией ее создания.
Необходимо учитывать влияние паразитных связей между элементами.
Необходимость учёта технологического разброса при выборе значений параметров полупроводниковых приборов

Слайд 62

Конструктивно-технологические ограничения при разработке и изготовлении интегральных микросхем
Наряду с конструктивными, эксплутационными

и электрическими параметрами для интегральных микросхем вводятся данные, отражающие ограничения технологии. Они определяют оптимальную конструкцию.
Для производства микросхем понятия «проектирование» и «технология» тесно взаимосвязаны, при этом технологии принадлежит определяющая роль.

Слайд 63

Совместимость элементов интегральных микросхем
Единый групповой метод изготовления.
Основной элемент – самый сложный

элемент ИС - транзистор.
На основе транзистора изготавливаются другие элементы ИС.
Несовместимость элементов – не всегда «препятствие» для создания ИС, но значительное повышение себестоимости

Слайд 64

Локальность технологических обработок
Во время технологических операций обрабатывается не вся поверхность

пластины.
Методы локальных технологий:
масочная технология: трафареты и шаблоны (фотошаблоны);
безмасочные технологии (электронный луч, ионный луч, лазер) – по программе с ЭВМ.

Слайд 65

Послойное формирование элементов микросхем
Локальные обработки различных участков пластины выполняют многократно.

Фотолитографический цикл: 2 типа

Слайд 66

Послойное формирование элементов микросхем
Фотолитографический цикл: 1 тип
ЛЕГИРОВАНИЕ
Окисление
Фотолитография
Травление через

ФРМ
Удаление ФР
Легирование

Слайд 67

Послойное формирование элементов микросхем
Фотолитографический цикл: 2 тип
ПОЛИКРЕМНИЙ МЕТАЛЛИЗАЦИЯ
Осаждение слоя

Фотолитография
Травление через ФРМ
Удаление ФР

Слайд 68

Слайд 69

Слайд 70

Слайд 71

Методы контроля наноструктур

Слайд 72

Для исследования наноструктур применяется ряд методов:
сканирующая туннельная микроскопия (СТМ)
атомно-силовая микроскопия

(АСМ)
просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) –
сканирующая электронная микроскопия СЭМ
сверхвысоковакуумная отражательная электронная микроскопия (СВВ ОЭМ)

Слайд 73

Сканирование обычно проводят в двух режимах: постоянного тока или постоянного уровня

кантилевера (сенсорное устройство, закрепленно на консоли). В первом случае предполагается, что постоянный ток соответствует постоянному зазору между поверхностью и кантилевером. При сканировании снимается положение кантилевера, что фактически соответствует рельефу поверхности. Во втором - снимаются токовые зависимости.

Сканирующая туннельная микроскопия (СТМ)

Слайд 74

Общая энергия взаимодействия атомов приближённо описывается формулой Леннарда-Джонса:
где
r— расстояние между частицами,
D—

энергия связи,
a— длина связи.

В зависимости от расстояний от иглы до образца возможны следующие режимы работы атомно-силового микроскопа:
контактный режим (contact mode);
бесконтактный режим (non-contact mode);
полуконтактный режим (tapping mode).

Топографические изображения в атомно-силовом микроскопе обычно получают в одном из двух режимов:
режим постоянной высоты
режим постоянной силы.

Разрешающая способность данного метода составляет примерно 0,1-1 нм по горизонтали и 0,01 нм по вертикали

Атомно-силовая микроскопия

Слайд 75

Топография поверхности ZnO, полученная на АСМ.
Robert Doering, Yoshio Nishi. Handbook

of Semiconductor Manufacturing Technology. Second Edition, CRC Press. New York, 2008

Слайд 76

Просвечивающий электронный микроскоп
Метод просвечивающей электронной микроскопии позволяет изучать внутреннюю структуру

исследуемых материалов:
определять тип и параметры кристаллической решетки матрицы и фаз;
определять ориентационные соотношения между фазой и матрицей;
изучать строение границ зерен;
определять кристаллографическую ориентацию отдельных зерен, субзерен;
определять углы разориентировки между зернами, субзернами;
определять плоскости залегания дефектов кристаллического строения;
изучать плотность и распределение дислокаций в материалах изделий;
изучать процессы структурных и фазовых превращений;
изучать влияние на структуру конструкционных материалов технологических факторов.

Слайд 77

При проведении исследований на СЭМ (часто также встречается название «растровый электроный

микроскоп» или сокращенно РЭМ)

Тонкий электронный зонд (электронный пучок средних энергий (200 эВ – 50 кэВ) направляется на анализируемый образец.
В результате взаимодействия между электронным зондом и образцом генерируются низкоэнергетичные вторичные электроны, которые собираются детектором вторичных электронов. Интенсивность электрического сигнала детектора зависит как от природы образца (в меньшей степени), так и от топографии (в большей степени) образца в области взаимодействия. Таким образом, сканируя электронным пучком поверхность объекта возможно получить карту рельефа проанализированной зоны.

Электроны зонда (пучка) взаимодействуют с материалом образца и генерируют различные типы сигналов: вторичные электроны, обратноотраженные электроны, Оже-электроны, рентгеновское излучение, световое излучение (катодолюминесценция) и т.д. Эти сигналы являются носителями информации о топографии и материале образца.

Слайд 78

a) электрон (или фотон) создает вакансию на уровне 1s и электрон

из уровня 2s заполняет вакансию, при этом энергия передается на электрон 2p, который и «выбивается», в итоге образуются две вакансии на орбиталях 2s и 2p. (b) показан тот же процесс с помощью спектроскопической нотации, KL1L2,3

Технология ИС

Содержание

Список использованных и рекомендуемых источниковТехнология, конструкции и методы моделирования кремниевых интегральных

Уровень технологии определяется минимально возможной топологической нормой, т. е. минимальным размером

Степень интеграции Ki=lgN, N – количество основных элементов, входящих в состав

Закон Мура: Функциональные возможности высокосовершенных дозу (объем памяти или количество ячеек

Современные тенденции масштабирования ИС могут быть сформулированы следующим образом:- новое

НАНОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ2) Структуры, основанные на квантовомеханических эффектах1) Нано-КМОП структуры (нанометровая кремниевая электроника)

ЭлектроникаВакуумная электроникаТвердотельная электроникаКвантовая электроникаНАНО * 10-9

ЭлектроникаНанотехнологииНаноэлектроника

Лауреат Нобелевской премии Р. Фейман «При переходе к изучению самых маленьких

Хотя, в силу широкой междисциплинарности нанотехнологий, единого определения на сегодняшний день

Table 1.2. Major milestones in semiconductor processing history.Year Event1798 Lithography process

Достижения микроэлектроники: a - кристалл одной из первых в мире микросхем,

1-Poly and 10-Metal(9Cu + 1Al)Shallow Trench Isolation (STI)Salicide Gate Salicide Source

НаномасштабАзоев Г.Л., Афанасьев В.Я., Ларина Н.П. Азоев Г.Л., Афанасьев В.Я., Ларина

Что производит наноэлектроника

Вся продукция микро-, нано- электронной отрасли традиционно сегментируется на следующие основные

Оптоэлектронные компоненты: • ПЗС и КМОП датчики изображения; • лазерные передатчики

Датчики: температурные датчики; датчики давления; датчики поворота и ускорения;датчики магнитного поля;

Дискретные компоненты: • cиловые транзисторы и модули; • малосигнальные транзисторы; •

Интегральные схемы: микропроцессоры (Microprocessing Units - MPU); микроконтроллеры (Microcontrolling Units

Азоев Г.Л., Афанасьев В.Я., Ларина Н.П. Азоев Г.Л., Афанасьев В.Я., Ларина

Развитие рынка наноэлектронной продукцииАзоев Г.Л., Афанасьев В.Я., Ларина Н.П. Азоев Г.Л.,

Классификация методов нанотехнологий для получения нанообъектов и наносистем.

Некоторые особенности работы наноэлектронных устройств

.Принципиальная схема транзисторной структуры с управляющим затворомГ.И. Зебрев «Физические основы кремниевой

Схематичное изображение n-канального транзистора в закрытом (а) и открытом состоянии (б)Robert

Борисенко В.Е., Воробьева А.И., Уткина Е.А. Борисенко В.Е., Воробьева А.И., Уткина

Борисенко В.Е., Воробьева А.И., Уткина Е.А. Борисенко В.Е., Воробьева А.И., УткинаЕ.А.