.The manufacture of silicon microci

.The manufacture of silicon microcircuits consists of a num­ber of carefully controlled processes, all of which have to be per­formed to well-defined specifications.

Processing a "wafer" of silicon, a substrate on which the mi­croelectronic circuits are made, is not a simple technological pro­cess.

In order to understand how transistors and other circuit ele­ments can be made from silicon, it is necessary to consider the physical nature of semiconductor materials.

In a conductor current is known to be carried by electrons that are free to flow through the lattice of the substance.

In an insulator all the electrons are tightly bound to atoms or molecules and hence none are available to serve as a carrier of electric charge.

The situation in a semiconductor is intermediate between the two: free charge carriers are not ordinarily present, but they can be generated with a modest expenditure of energy.

Semiconductors are similar to insulators in that they have their lower bands completely filled. The semiconductor will conduct if more than a certain voltage is applied. At voltages in ex­cess of this critical voltage, the electrons are raised from the top of the band 1 (the valence band) to the bottom of band 2 (the conducting band). Below this critical voltage, the semiconductor material acts as an insulator. Semiconductors such as that de­scribed above are called intrinsic semiconductors — they are pure materials (for example silicon or germanium). It should be noted that a crystal of pure silicon is a poor conductor of electricity. Thus, conductivity poses a problem.

Several other requirements are imposed on materials. The ba­sic demand appears to be conductivity because it can substantially improve the resistance and delay times for VLSI. The im­provement of conductivity has been made in several ways.Most semiconductor devices are known to be made by introducing con­trolled numbers of impurity atoms into a crystal, the process called doping.

Two independent lines of development are considered to lead to microscopic technique that produced the present integrated cir­cuits. One involved thesemiconductor technology; the other is afilm technology.

Let us consider the former one first. Tp improve the semi­conductor crystal the impurities known as dopants are added to the silicon to produce a special type of conductivity, characterized by either positive (p-type) charge carriers or negative (n -type) ones. The dopants are diffused into semiconductor crystals at high temperature. In the furnace the crystals are surrounded by vapour containing atoms of the desired dopant.These atoms enter the crystal by substituting for the semiconductor atoms at reg­ular sites in the crystal lattice and move into the interior of the crystal by jumping from one site to an adjacent vacancy.

Silicon crystals may be doped with different elements. Suppose silicon is doped with boron. Each atom inserted in the silicon lattice creates a deficiency of one electron, a state that is called а hole. A hole also remains associated with an impurity atom under ordinary circumstances but can become mobile in response to an applied voltage. The hole is not a real particle, of course, but merely the absence of an electron at a position where one would be found in a pure lattice of silicon atoms. Nevertheless the hole has a positive, electric charge and can carry electric current.The hole moves through the lattice in much the same way that the bubble moves through a liquid medium. An adjacent atom transfers an electron to the impurity atom, "filling" the hole then but creating a new one in its own cloud of electrons; the process is then repeated, so that the hole is passed along from atom to atom.

Silicon doped with phosphorus or another pentavalent el­ement is called an n-type semiconductor. Doping with boron or another trivalent element gives rise to а р-type semiconductor.

Impurities may be introduced by the diffusion process. At each diffusion step in whichn-type orp -type regions are to be created in certain areas, the adjacent areas are protected by surface layer of silicon dioxide, which effectively blocks the pas­sage of impurity atoms. This protective layer is created very simply by exposing the silicon wafer at high temperature to an oxi­dizing atmosphere. The silicon dioxide is then etched away in conformity, with a sequence of masks that accurately delin­eates multiplicity of n-type and p-type regions.

To define the microscopic regions that are exposed to diffusion in various stages of the process, extremely precise photolithographic procedures have been developed. The surface of the silicon dioxide is coated with a photosensitive organic compound that polymerizes wherever it is struck by ultraviolet radiation and that can be dissolved and washed away everywhere else. By the use of a high-resolution photographic mask the de­sired configurations can thus be transferred to the coated wafer.In areas , where the mask prevents the ultraviolet radiation from reaching the organic coating the coating is relmoved. An etching acid can then attack the silicon dioxide layer and leave the un­derlying silicon exposed to diffusion.

A transistor can be made by adding a third doped region to a diode so that, for example, а р-type region is said to be sandwiched between two n-type regions. One of then-doped areas is called the emitter and the other, the collector; the p-region between them is the base.

The transistor described is called an npn transistor. There may be рпр transistors. The terms are likelу to denote the sequence of doped regions in the silicon.

The first transistor structures were formed by alloying or diffusion in bulk single-crystal Ge or Si, but with the develop­ment of "planar technology" inthe early 1960s the possibility of forming high frequency transistors and integrated circuits using epitaxial semiconductor films was realized.

The success of silicon in microelectronics is believed to be largely attributed to excellent properties of SiO interface and ease of thermal oxidation of silicon.

The recent years have seen corisiderable interest in the subject of oxygen and its precipitates in silicon.It has now been established that their, presence can have a variety of effects, harmful as well as beneficial. Oxygen concentration is knowr to influence many silicon wafer properties, such as wafer strength, resistance to thermal warping, minority carrier lifetime, and insta­bility in resistivity. Oxidation is widely used to create insulating areas. However many phenomena happen not to be understood at present.

An important aspect of the oxidation process fails low cost. Several hundred wafers can be oxidized simultaneously in a single operation.

Reactive gas plasma technology is reported to be presently in wide-spread use in the semiconductor industry. This technology is being applied to the deposition and removal of selected materi­als during the manufacture of semiconductor devices.

Результаты (русский) 2:

.The Производство кремниевых микросхем состоит из ряда тщательно контролируемых процессов, все из которых должны быть выполнены, чтобы четко определенных характеристик. Обработка "пластины" кремния, подложка, на которой микроэлектронных схем выполнены, не является простым Технологический процесс. Для того, чтобы понять, как транзисторы и другие элементы схемы могут быть сделаны из кремния, необходимо рассмотреть физическую природу полупроводниковых материалов. В электрический проводник, как известно, переносится электронами, которые свободно перемещаться по решетке . вещества В изоляторе все электроны тесно связаны с атомами или молекулами и, следовательно, ни один не доступен, чтобы служить в качестве носителя электрического заряда. Ситуация в полупроводнике является промежуточным между двумя: свободные носители заряда являются обычно не присутствует, но они могут быть получены с умеренным расходом энергии. Полупроводники подобны изоляторов в том, что они имеют их нижние полосы полностью заполнена. Полупроводниковый будет проводить, если больше, чем определенное напряжение. При напряжениях, превышающих этот критический напряжения, электроны поднимаются из верхней части полосы 1 (валентной зоны) в нижней части диапазона 2 (поясок). Ниже этого критического напряжения, полупроводниковый материал действует как изолятор. Полупроводники, такие, как описано выше, называют собственных полупроводников - они чистые материалы (например кремний или германий). Следует отметить, что кристалл чистого кремния является плохим проводником электричества. Таким образом, проводимость возникает проблема. Некоторые другие требования предъявляются к материалам. По-видимому, проводимость, поскольку он может существенно улучшить устойчивость и время задержки для СБИС Основным требованием. Улучшение проводимости было сделано в нескольких ways.Most полупроводниковых приборов, как известно, сделал путем введения контролируемых число примесных атомов в кристалле, процесса, называемого допинг. Два независимые линии развития считаются привести к микроскопической техники, которые произвели представить интегральных схем. Один привлеченный технологии thesemiconductor; другой afilm технологии. Рассмотрим бывший друг в первую очередь. Тр улучшить полупроводниковый кристалл примеси, известные как примесей добавляют к кремнию, чтобы произвести специальный тип проводимости, характеризующийся как положительные (р-типа) носителей заряда или отрицательных (п -типа) из них. Допанты распространяются в полупроводниковых кристаллах при высокой температуре. В печи кристаллы окружены пара, содержащего атомы желаемых атомов dopant.These введите кристалл, заменив атомов полупроводника на регулярных сайтов в кристаллической решетке и двигаться в глубь кристалла, прыгнув с одного сайта на соседний вакансии. кристаллы кремния могут быть легированы различными элементами. Предположим, кремний, легированный бором. Каждый атом вставляется в решетке кремния создает дефицит одного электрона, состояние, которое называется а дыра. Отверстие также остается связанным с атомом примеси в обычных условиях, но может стать мобильным в ответ на приложенного напряжения. Отверстие не реальная частица, конечно, но просто отсутствие электрона в положении, где можно было бы найти в чистом решетки атомов кремния. Тем не менее отверстие имеет положительный заряд, а электрический может нести электрические движется current.The отверстие, через решетки в основном так же, как пузырь перемещается по жидкой среде. Соседний атом передает электрон в атоме примеси, «начинка» отверстие тогда, но, создавая новую в своем собственном облаке электронов; процесс повторяется, так, чтобы отверстие передается вместе с атома на атом. кремний, легированный фосфором или иной пятивалентная элемент называется п-типа полупроводниковых. Легирование бором или другой трехвалентного элемента приводит к А Р-типа полупроводник. Примеси могут быть введены в процессе диффузии. На каждом шаге диффузии в whichn типа ОВП-типа регионов, которые будут созданы в некоторых районах, прилегающих районах защищены поверхностного слоя диоксида кремния, который эффективно блокирует прохождение примесных атомов. Этот защитный слой создается очень просто путем воздействия на кремниевую пластину при высокой температуре, чтобы окислительной атмосфере. Диоксид кремния затем стравливается в соответствии с последовательностью масок, которые точно очерчивает множество п-типа и р-типа регионов. Чтобы определить микроскопические регионы, которые подвергаются диффузии в различных стадиях процесса, чрезвычайно точные процедуры фотолитографические были разработаны. Поверхность диоксида кремния покрыта фоточувствительной органическое соединение, которое полимеризуется, где он ударил ультрафиолетовым излучением и которые могут быть растворены и смыл везде. При использовании высокого разрешения фотографической маски желаемые конфигурации могут, таким образом, быть переданы с покрытием областей wafer.In, где маска предотвращает ультрафиолетовое излучение от достижения органическое покрытие покрытие relmoved. Травления кислота может атаковать слой диоксида кремния и оставить основную кремний подвергается диффузии. Транзистор может быть сделано путем добавления третьего легированной области с диодом, так что, например, а р-типа область называется зажат между две области п-типа. Один из затем легированных областей называется эмиттером, а другой, коллектор; р-область между ними является базовым. Транзистор описано называется NPN транзистор. Там может быть рпр транзисторов. Эти термины likelу для обозначения последовательности легированных областей в кремнии. Первый транзистор структуры были сформированы путем легирования или диффузии в объемном монокристалле Ge или Si, но с развитием "планарной технологии" Inthe начале 1960-х возможность формирования высокие транзисторов частоты и интегральные схемы, использующие эпитаксиальных полупроводниковых пленок была реализована. Успех кремния в микроэлектронике, как полагают, в значительной степени объясняется отличным свойств SiO интерфейс и простота термического окисления кремния. В последние годы видели corisiderable интерес в теме кислород и его осадки в silicon.It В настоящее время установлено, что их, наличие могут иметь различные эффекты, вредные, а также благотворно. Концентрация кислорода в knowr влиять многие свойства кремниевой пластины, такие как пластины прочность, устойчивость к термическому короблению, жизни неосновных носителей, и нестабильности в сопротивление. Окисление широко используется для создания изоляционных области. Однако многие явления случаются не следует понимать в настоящее. Важным аспектом процесса окисления удается низкую стоимость. Несколько сотен пластин может быть окислен одновременно в одной операции. Технология реактивной газовой плазмы, как сообщается, используемых в настоящее время широко распространены в полупроводниковой промышленности. Эта технология применяется к отложению и удаления выбранных материалов при изготовлении полупроводниковых приборов.

Результаты (русский) 3:

. производство кремния микросхем состоит из ням - бер - тщательно контролировать процессы, которые должны быть на - создан для четких спецификаций.

обработки "вафли" кремния, подложку, на которых ми - croelectronic сетей, - это не просто технический Pro - сессе.

в чтобы понять, чем транзисторов и другие округа, если рассчитывать могут быть сделаны из силикона,необходимо рассмотреть вопрос о физической природе полупроводниковых материалов.

в проводника в настоящее время, как известно, нести электронов, которые вправе поток через решетку вещества.

в изолятор все электроны тесно связаны с атомы и молекулы, и, следовательно, не может выступать в качестве перевозчика электрических заряд.

ситуация в полупроводниковой является промежуточным между двумя: бесплатное перевозчики обычно не присутствуют, но они могут быть получены с небольшой расход энергии.

полупроводников, аналогичны изоляторов в том, что они имеют свои нижними полностью заполнены.полупроводниковой будет проводить в случае более чем определенное напряжение, применяется.при напряжении в экс - сесс этой важнейшей напряжение,электроны поднимаются из верхней части группы 1 (валентная зона) на дне Band 2 (проведение Band).ниже этой критической напряжение, полупроводниковых материалов, выступает в качестве утеплителя.полупроводники, например, что - де - посещение хозяйств было посвящено ознакомлению выше называют внутренней полупроводников - они чистые материалы (например, кремний и германия).следует отметить, что кристалл из чистого кремния - плохой проводник электричества.таким образом, проводимость создает проблему.

ряд других требований, введенных в отношении материалов.ба - sic спрос, как представляется, проводимость, потому что она может существенно улучшить сопротивление и периодов задержки для компании.из - provement проводимости достигнут по ряду направлений.