Россия: Технохимия кремния

Источник: ralphmirebs.livejournal.com
Сегодняшняя статья будет без философии и абстрактного предисловия. Просто хочу показать вам заброшенный участок по производству интегральных чипов. Здесь изготавливались кристаллы для микросхем КР1821РУ55Б, М1821ВИ85А, М1821ВИ54, 1564ИЕ19 и др. Последний год производства 1993-ий, после чего участок встал и оставался заброшенным более 25 лет. На фотографиях состояние не слишком давнего времени. Считаю, что с учётом российского отношения к заброшенным местам (а именно - тащи всё, что тащится и ломай всё, что ломается), цех сохранился очень даже не плохо. Я не стану нагружать текст подробной лекцией про то, как изготавливают чипы, но и без комментариев фотографии не оставлю.

Монокристаллы кремния выращиваются на специальных производствах, а затем алмазной пилой разрезаются на тонкие пластины. Далее, пластины проходят несколько этапов шлифовки и лишь после отправляются на участки производства интегральных схем. При изготовлении интегральных схем используется групповой метод производства, что предполагает изготовление на одной полупроводниковой пластине большого количества однотипных интегральных схем и одновременную обработку десятков таких пластин. На фотографии ниже видно, что получают - круглую пластину с матрицей чипов. После завершения цикла изготовления пластины разрезаются в двух взаимно перпендикулярных направлениях на отдельные кристаллы каждый из которых представляет собой отдельную интегральную схему.

Чтобы создать участки интегральной схемы, используется процесс фотолитографии. Поскольку при этом нужно обрабатывать не всю поверхность подложки (пластины), то надо использовать так называемые маски, которые влияют только на определённые участки. Интегральные схемы имеют десятки слоёв, и для каждого из них требуется своя маска. На фотографии можно увидеть маски к разным чипам.

Производство чипов заключается в наложении тонких слоёв со сложным "узором" на кремниевые подложки. Нанесением и удалением специальных веществ на (и с) разные участки получаем определённую структуру на поверхности кремния. Для автоматизации процессов в СССР были созданы установки Лада-Электроника. Внешне они выделяются оранжево-белыми корпусами. На линиях можно проводить отмывку пластин; травление слоев; удаление фоторезиста с окисленных и металлизированных подложек.

После проводятся дополнительные процессы фотолитографии, с разными материалами, пока не будет получена желаемая трёхмерная структура. Для внесения примесей в слои кремния применяют диффузионные термические установки. В зависимости от газа, они позволяют в проводить окисление подложек, загонку фосфора или бора, отжиг, газовое травление. Лотки с подложками загружают в кварцевую трубку, рабочая зона которой размещена внутри высокотемпературной печи. В трубу подается диффузант, переносимый газом-носителем (аргоном или азотом) и поток кислорода. На фотографиях автоматизированная диффузионная система модели АДС-6-100.

Производство интегральных схем это не только химико-технологические процессы, но и оптические. В частности, нужно проецировать изображения с фотошаблонов на пластины, выполнять мультипликацию уменьшенного изображения топологии на заготовку и пр. На фотографиях представлена часть такого оборудования, а так-же пара лазерных эллипсометров для контроля параметров.