Технология и эксплуатация САПР (стр. 1 из 4)

Типовые проверочные задания по дисциплине

Технология и эксплуатация САПР

1 билет

1. Основные этапы технологии биполярных ИС.

Базовый процесс формирования биполярной интегральной схемы (ИС) может быть показан на примере формирования интегрального транзистора. Исходным материалом сослужит пластина Si с проводимостью p-типа. Последовательность технологических операций следующая:

а) Очистка пластины;

б) окисление;

в) фотолитография (ФЛ) для создания скрытого коллектора;

г) диффузия для создания скрытого коллектора;

д) снятие оксида;

е) осаждение эпитаксиального слоя Si n-типа;

ж) повторное окисление;

з) ФЛ для проведения диффузии в изолирующую область и область базы;

и) диффузия для создания базы и изолирующих областей;

к) окисление и ФЛ для создания области эмиттера;

л) диффузия для создания области эмиттера и замыкающего кольца;

м) первая ФЛ для создания n+ контактных областей к коллектору и эмиттеру;

н) вторая ФЛ для создания базовых диффузионных областей под контакты;

о) металлизация Al;

п) ФЛ для создания контактов, вжигание Al;

р) металлизация и ФЛ для создания межсоединений;

с) тестирование, скрайбирование, сборка, герметизация.

2. Технология изготовления шаблонов электронно-лучевой литографии.

Разрешающая способность ФЛ достигла теоретического предела, равного ширине линий 0,8-1 мкм. Для создания субмикронных размеров линий необходимо переходить к другим методам облучения резистов, используя другие длины волн излучения, например, электронами. Эти методы объединены общим названием - элионная технология. Она позволяет расширить пределы ФЛ за счет более высокой разрешающей способности. Используя присущую электронно-лучевой литографии (ЭЛЛ) повышенную разрешающую способность можно сразу изготовить эталонный шаблон (ЭШ) (с рабочими размерами ИС) без обязательных для ФЛ операций фотоуменьшения. Последовательность технологических операций при изготовлении ЭШ методами ЭЛЛ следующая:

- разработка топологии ИС на ЭВМ;

- преобразование информации в цифровую форму (занесение на магнитные носители);

- передача информации на электронно-лучевой генератор

изображения;

- экспонирование электронным лучом электронрезиста;

- проявление;

- травление и снятие резиста.

При использовании ЭЛЛ сокращается время экспонирования, исключается ряд критических операций, к примеру, многократное совмещение промежуточного фотошаблона. ЭЛЛ позволяет формировать на одном шаблоне структуры с различной топологией. Она обеспечивает меньшую плотность дефектов и лучшую воспроизводимость ширины линий рисунка топологии ИС.

2 билет

1. Назначение и методы литографии.

_Литография .- процесс создания защитной маски, необходимой для локальной обработки при формировании структуры ИС по планарной технологии. Литография основана на свойствах стойкого к последующим технологическим воздействиям материала - резиста, способного менять необратимо свои свойства под воздействием облучения с определенной длиной волны. При этом слой резиста наносят на поверхность, подвергающуюся локальной обработке, и облучают его через специально предназначенный для этих целей шаблон. В результате химической обработки при проявлении с отдельных участков резист удаляется, а оставшийся на поверхности резист используют как маску.

В зависимости от длины волны 7l 0применяемого облучения различают оптическую (фото) ( 7l 0=300-400нм), электронную ( 7l 0-0,1нм), рентгеновскую ( 7l 0=0,1-1нм), ионно-лучевую ( 7l 0=0,05-0,1нм) литографию.

2. Технология биполярных ИС с комбинированной изоляцией по этой технологии обеспечивается формирование элементов ИС с изоляцией p-n-переходом их горизонтальных участков и диэлектриком вертикальных боковых областей (SiO 42 0и Si 43 0N 44 0).

Основными процессами этой технологии являются:

а) изопланарная технология;

б) эпипланарная;

в) полипланарная.

Рассмотрим изопланарный процесс. Он основан на использовании Si пластин с тонким эпитаксиальным слоем, селективного термического окисления Si на всю глубину эпитаксиального слоя вместо разделительной диффузии. При этом используются специфические свойства Si 43 0N 44 0на первых стадиях формирования структуры ИС. Эта технология позволяет создавать тонкие базовые области и малые коллекторные области с оксидными боковыми стенками, т.е. позволяет формировать структуры малых размеров и высокого быстродействия. Последовательность формирования структуры ИС по одной технологии следующая:

- наращивание на пластине Si p-типа с эпитаксиальным слоем n-типа и скрытым n+ слоем слоя Si 43 0N 44 0;

- ФЛ окон по изолирующие области;

- травление эпитаксиального слоя Si;

- заполнение вытравленных канавок слоем SiO 42 0;

- удаление нитрида кремния;

- формирование в локальных областях кремния n типа транзисторных структур.

3 билет

1. Металлизация полупроводниковых структур.

Металлизация - процесс создания внутрисхемных соединений. В полупроводниковых ИС их выполняют с помощью тонких металлических пленок, нанесенных на изолирующий слой оксида кремния. Чаще всего для металлизации используется Al. Также используются Ni, Cr, Au.

Последовательность получения внутрисхемных соединений следующая:

- вскрытие окон в слое оксида под контакты;

- напыление сплошной пленки Al;

- нанесение фоторезиста;

- фотолитография;

- травление Al;

- удаление фоторезиста.

Затем пластина подвергается термообработке для получения

низкоомных контактов с Si.

2. Изоляция элементов ИС диффузией. Качество и процент

выхода годных ИС во многом определяется совершенством

методов изоляции, элементов и самих ИС друг от друга. Метод

изоляции определяет выбор технологического процесса

производства ИС.

Изоляция диффузией включает следующие основные

технологические методы:

а) разделительная диффузия;

б) коллекторно-изолирующая диффузия;

в) базовая изолирующая диффузия;

г) метод трех фотошаблонов;

д) метод двойной диффузии.

4 билет

1. Особенности САПР как объекта эксплуатационного обслуживания.

Основные особенности САПР как объекта эксплуатационного

обслуживания заключается в следующем [2].

Во-первых, САПР - это сложная техническая система.

Техническое обеспечение современных САПР представляет собой

совокупность аппаратных средств, включающих устройства

вычислительной техники и организационной техники, средства

передачи данных, измерительные и другие устройства. Эти

средства построены на различных принципах действия, имеют в

своем составе прецизионные устройства, включают огромное

количество элементов, в первую очередь электронных и

электромеханических, часто работают вблизи пределов

физических возможностей ( по способу передачи информации, по

плотности записи информации на носителях, по скорости

перемещения электромеханических узлов и т.д.) Наиболее

сложным устройством САПР является ЭВМ, что обусловливается

сложностью выполняемых ею функций обработки информации и

управления.

Во-вторых, САПР - это совокупность аппаратных и

программных средств, образующих неразделимый

программно-технический комплекс. Программное обеспечение

САПР включает программы общесистемного, базового и

прикладного программного обеспечения: операционные системы,

обслуживающие и проектирующие подсистемы в совокупности с

базами данных и базами знаний, подпрограммы выполнения

отдельных процедур. От правильного функционирования и

взаимодействия этих программ зависит не только результат

работы системы, но и ее работоспособность. Операционные

системы и некоторые проектирующие подсистемы современных

САПР, особенно с использованием баз данных, функционирующие

на принципах искусственного интеллекта, без преувеличения

можно считать интеллектуальными искусственными системами,

когда-либо созданных человеком. Эксплуатационное

обслуживание САПР должно охватывать ее аппаратные и

программные средства.

В-третьих, САПР - это системы преобразования

информации, причем цифровые системы, поэтому, в отличие от

систем, осуществляющих преобразование видов энергии, состава

и формы материала, для них наряду с понятием

работоспособности, т.е. готовности выполнять предусмотренные

техническими условиями преобразования данных, существует

понятие достоверности функционирования, определяющейся

степенью безошибочности ее работы. Ошибки в работе различных

устройств САПР, прежде всего ЭВМ, могут не только искажать

конкретные результаты выполнения проектных процедур,

процедур ввода-вывода и преобразования данных, но и приводит

к искажению хранимой в ее памяти информации, которую следует

рассматривать как составную часть системы.

В-четвертых САПР - это человеко-машинная система. При

этом система может быть многопользовательской, а

взаимодействие между нею и проектировщиком осуществляется в

диалоговом режиме в реальном масштабе времени. Неправильные

действия пользователей и обслуживающего персонала могут

вызвать нарушения (причем часто трудно обнаруживаемые и

устранимые) правильности функционирования системы.

В-пятых, САПР - это объект обслуживания,

функционирующий в условиях действия случайных факторов.

Случайными, заранее незапланированными, являются запросы на

обслуживание, которые передаются по каналам связи между

различными устройствами системы, объемы памяти, время работы

процессора и других устройств ЭВМ и САПР, необходимых для

обслуживания этих запросов. Случайными также являются