Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 [ 47 ] 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

Кристалла. График, приведенный на рис. 2.64, демонстирует приблизительно степенную зависимость числа схемных элементов на кристалле ИС от времени. Этот график практически следует так называемому «закону Мура», который гласит, что каждый год число схемных элементов, приходящихся на один кристалл, приблизительно удваивается. Столь быстрый рост лишь отчасти обусловлен увеличением площади кристалла, главная причина - улучшение разрешающей способности процесса фотолитографии. В 1960-х годах минимальный размер элементов и ширина линий составляли 10-15 мкм, а в конце 1970-х и начале 1980-х годов эти размеры уже были равны 1-2 мкм. Успехи рентгеновской и электронно-лучевой литографии могут привести к дальнейшему росту уровня сложности ИС, хотя темпы роста, вероятно, уже не будут такими большими, как в 1960-х и 1970-х годах.

2.22.1. Рентгеновская и электронно-лучевая литография. В обычном процессе фотолитографии, для которого используется источник ультрафиолетового излучения с длиной волны 0,3- 0,4 мкм, минимальный размер элементов или ширина линий ограничиваются эффектами дифракции и не могут быть меньше пяти длин волны излучения, т. е. примерно 2 мкм. Этот размер определяет верхний предел плотности упаковки ИС, который может быть достигнут с помощью обычной фотолитографии.

Во второй половине 1970-х годов были освоены методы рентгеновской и электронно-лучевой литографии, с помощью которых удалось получить субмикронные «1 мкм) размеры элементов. Причина успеха в том, что рентгеновское и электронное излучения имеют гораздо меньшую длину волны. Рентгеновское излучение может иметь длину волны от 0,001 до 0,01 мкм, а электронное и того меньше. С помощью этих методов удалось получить МОП-транзисторы с длиной затвора всего 0,25 мкм.

Установки рентгеновского и электронно-лучевого экспонирования стоят очень дорого, а время экспонирования оказывается гораздо больше, чем прн ультрафиолетовой литографии. Поскольку эти новые методы литографии требуют гораздо больших затрат, они используются только в тех случаях, когда нужно получить очень малые размеры элементов (<1 мкм).

С помощью излучения, лежащего в коротковолновой части ультрафиолетового спектра - так называемого «глубокого уль-. трафиолета», - удается уменьшить размер элементов до 1,25 мкм. Длина волны подобных источников лежит в пределах 200-300 нм.

Шаблон, часто используемый для рентгенолитографии, представляет собой очень тонкую и прозрачную мембрану из пластмассового материала (майлара) с нанесенным на нее тонким слоем золота, в котором сформирован нужный рисунок. Толщина мембраны составляет -3 мкм, толщина слоя золота 0,5 мкм. Зо-



ЛОТО выбрано в связи с тем, что оно хорошо погло1дает рентгеновские лучи.

При воздействии на резист электронного луча происходят те же процессы полимеризации или деполимеризации, что и под действием рентгеновского или ультрафиолетового излучения. При электронно-лучевом экспонировании луч, сфокусированный в пятно диаметром всего 0,1-0,2 мкм, сканирует поверхность пластины Сканирование может производиться по растру, причем луч включается только тогда, когда он проходит через участки, предназначенные для экспонирования. Такой растр аналогичен тому, который используется для получения телевизионного изображения на экране ЭЛТ, с той разницей, что при электронно-лучевом сканировании нет никакой серой шкалы, луч либо полностью включен, либо полностью выключен. В другом варианте применяется векторное сканирование, когда электронный луч все время остается включенным, но направляется только на те участки пластины, которые должны экспонироваться.

При электронно-лучевой литографии шаблон не требуется: нужный рисунок может наноситься непосредственно на пластину с помощью управляемой компьютером установки электронно-лучевого экспонирования. Однако такая установка стоит очень дорого, а время экспонирования обычно очень велико, оно может достигать нескольких часов. Электронно-лучевая литография с успехом используется для изготовления шаблонов, предназначенных для рентгеновской и оптической литографии,

2.22.2. Размер кристаллов ИС. На рис. 2.65 показаны кристаллы ИС с размерами, типичными для малого, среднего и большого (или сверхбольшого) уровней интеграции. Площади кристаллов лежат в пределах от 1 мм для малых ИС до 1 см для БИС. На кристалле любого размера должно быть предусмотрено место для контактных площадок, линий скрайбирования и необходимых зазоров. Кроме того, активные элементы ИС должны быть удалены на безопасное расстояние от краев кристалла, где имеются механические нарушения, возникающие в процессе скрайбирования.

На кристалле малой ИС (рис. 2.56, а) активная часть схемы должна быть размещена таким образом, чтобы по периферии оставалась свободная полоса шириной ~150 мкм. Таким образом, площадь схемы не может превышать -(1 мм 0,3 мм) = 0,5 мм. При проектной норме 10 мкм на такой площади может разместиться примерно 30 биполярных или свыше 200 МОП-транзи-Сторов. Из пластины диаметром 100 мм можно получить примерно ООО кристаллов малых ИС.

Что касается БИС или СБИС площадью 1 см, то из такой же Пластины их может быть получено примерно 70. Если для кон-



тактных площадок, линий скрайбирования и зазоров оставить полосу шириной 200 мкм, то на активную часть схемы придется площадь (10 мм - 0,4 мм) = 92 мм. При проектной норме


л/грщаРни


Рнс. 2.65, Кристаллы ИС: а - малая ИС; б - СИС; в - БИС или СБИС; г -

укрупненное изображение края кристалла.

10 мкм на такой площади размещается 6000 биполярных или 40 ООО МОП-транзисторов. При проектной норме 4 мкм число МОП-транзисторов на кристалле возрастает до 250 ООО.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 [ 47 ] 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193