![]() Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву ![]() Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Термическое окисление полупроводниковых пластин
Получаемая при окислении пленка SiO2 выполняет следующие функции: защита поверхностей вертикальных участков p-n переходов, выходящих на поверхность; маски, через окна которой вводится необходимые примеси при легировании; тонкого диэлектрика под затвором МОП транзистора; для межслойной изоляции разводки; Рис. 4. Схема МОП-транзистора
Методы получения слоев SiO2:
Получаемые слои SiO2 совершенны по равномерности толщины и структуре, а также обладают высокими диэлектрическими свойствами. Существует две основные разновидности метода термического окисления кремния: 1) высокотемпературное окисление в атмосфере сухого кислорода или водяного пара при атмосферном давлении; 2) окисление в парах воды при высоком давлении и температуре 500¸800°С; Процесс окисления кремния происходит в три этапа: 1) адсорбция окислителя поверхностью пластины, покрытой оксидом; 2) перенос окислителя через оксидный слой SiO2; 3) реакция окислителя с кремнием на границе Si - SiO2;
Толщина оксидной пленки определяется по формуле:
k – коэффициент, зависящий от температуры и влажности кислорода; t – время;
Особенности: окисление при сухом кислороде в десятки раз медленнее влажного; с уменьшением температуры на каждые 100° время окисления повышается в 2¸3 раза; Различают толстые (0,7¸0,8 мкм) и тонкие (0,1¸0,2 мкм) слои. Рис. 5. Однозонная высокотемпературная печь
В промышленности выполняется комбинированное окисление: сначала выращивается тонкий слой SiO2 в сухом кислороде, толстый слой SiO2 во влажном, а затем снова в сухом.
Недостатки метода термического окисления – трудноуправляемые физические явления: возникновение зарядов в слое оксида; невысокая стойкость к проникновению водяных паров и ионов щелочных металлов; малый коэффициент теплопроводности; Дальнейшим совершенствованием метода является освоение новых материалов. Одним из перспективных материалов является Si3N4. Преимущества: материал обладает лучшими маскирующими и защитными свойствами в меньших толщинах из-за более высокой плотности и термостойкости; высокая скорость нанесения (до 10нм/мин); электрическая прочность выше чем у SiO2 (107 В/см); Для получения слоев используются методы:
1) осаждение продуктов при протекании реакции взаимодействия силана кремния (Si3N4) c аммиаком или гидразином (N2H4); 2) нанесение реактивным катодным распылением; высокочастотным реактивным распылением в плазме азота; плазмохимическим осаждением Si в присутствии азота.
Литография Литография – процесс создания защитной маски на поверхности полупроводникового кристалла, необходимой для локальной обработки при формировании интегральной структуры И.C. по планарной технологии. В зависимости от длины волны применяемого облучения различают: оптическую/ультрафиолетовую литографию (l=100¸450 нм); рентгеновскую литографию (l=0,1¸1 нм); электронную литографию (l=0,1 нм); ионно-лучевую литографию (l=0,05¸0,1 нм). Варианты методов литографии в зависимости от способов получения топологических конфигураций на шаблоне и поверхности полупроводниковой пластины приведены на рис. 6.
Ведущую роль в технологии ИС занимает фотолитография (см. главу 2). Разрешающая способность УФ фотолитографии характеризуют часто значением D - минимальной шириной линии, мкм. Принципиальным физическим фактором, ограничивающим D, является дифракция УФ-излучения, не позволяющая получить D меньше длины волны l. На практике D может быть более l по ряду причин, например, из-за рассеяния УФ-излучения в фоторезисте при экспонировании, набухания фоторезиста при проявлении и его последующей усадки при высушивании, несоответствия размеров отверстий в фоторезистивной и основной масках. Литография с разрешающей способностью D<<1 мкм, необходимая для создания ИС с высокой степенью интеграции, основывается на применении излучений с меньшей длиной волны, чем в фотолитографии.
Электронолитография Метод основан на нетермическом взаимодействии электрона с электронорезистами. Электронорезист – полимерный материал, который изменяет свои свойства при взаимодействии с электроном.
Рентгенолитография Метод основан на взаимодействии характеристического рентгеновского излучения (l = 0,1¸10нм) с рентгенорезистом, приводящим к изменению их свойств - увеличение или уменьшение стойкости к проявителям. Проекционный метод (1:1): шаблон состоит из кремниевой подложки, тонкой мембраны из, пропускающей рентгеновское излучения и слоя материала (хром, золото) хорошо поглощающего рентгеновское излучение. Зазор между шаблоном и пластиной составляет порядка 3¸10 мкм, время экспонирования – 1 сек ¸ 20 мин. Достоинства - высокая разрешающая способность, отсутствие влияния загрязнений, большой срок службы шаблона, относительная простота оборудования.
Ионно-лучевая литография Основана на использовании ионов гелия для экспонирования поверхности пластин, покрытых резистом. Существуют: сканирующая ИЛЛ (разрешающая способность – 0,3¸0,03мкм); проекционная ИЛЛ с (разрешающая способность – 0,5мкм);
Для формирования рисунка топологии ИС возможно воздействие на пленку электронного, ионного и лазерного пучка с высокой плотностью энергии, достаточной для термического испарения материала.Для этого необходимы плотность мощности больше >106 Вт/см2 и время @ 1мкс. Применение ограничено возможным возникновением дефектов из-за механического напряжения и ударных волн.
Для сравнения эффективности методов литографии используются обобщенные оценки. В качестве критерия выбран показатель качества, определяемый как: Производительность
Сравнение эффективности методов литографии приведено в таблице 1. Таблица 1
Травление 1. Химическое травление – химическая реакция жидкого травителя с кремниевой пластиной с последующим образованием растворимого соединения. Процесс состоит из следующих стадий: 1) диффузия реагента к поверхности; 2) адсорбция реагента; 3) поверхностная химическая реакция; 4) десорбция продуктов реакции; 5) диффузия продуктов реакции от поверхности;
Пример реакции для изотропного травления кремния: Si + 4HNO3 ® SiO2 +4NO3 +2H2O SiO2 + 4HF ® SiF4 + 2H2O
Для большей равномерности травления ванну с раствором и пластиной кремния вращают в наклонном положении (динамическое травление) или вводят в ванну ультразвуковой вибратор.
Для травления кремния используют анизотропное и изотропное травление. Изотропное травление происходит во всех направления с приблизительно одинаковой скоростью. Для травление используются фосфорная, азотная и уксусная кислоты. Анизотропное травление основано на том, что скорость химической реакции зависит от кристаллографического направления: минимальная скорость травления в направлении [111], а максимальная – в [100] (скорость травления в направлении [100] в 600 раз больше чем в направлении [111]). В качестве анизотропного травителя используются калиевая кислота и вода. При использовании анизотропного травления скорость зависит от кристаллографического направления и боковые стенки лунок приобретают рельеф или огранку, углы под которыми вытравливаются боковые стенки лунок строго определены. плоскость [111] является как бы непроницаемой для травителя, что дает возможность при использовании маски избежать подтравливания.
Эпитаксия Эпитаксия – это ориентированный рост полупроводниковых слоёв на полупроводниковой подложке, при котором кристаллографическая ориентация повторяет ориентацию подложки. Если подложка и плёнка – одно и тоже вещество то процесс автоэпитаксиальный, иначе гетероэпитаксиальный. Методы этого наращивания делят на прямые и косвенные. 1. Прямые – частицы полупроводника переносятся без промежуточных химических реакций (испарение, сублимация, реактивное распыление). 2. Косвенные – полупроводниковые плёнки получают путём разложения паров полупроводниковых соединений (методы восстановления в H2 хлоридов, бромидов кремния, а также метод разложения органических соединений кремния). Недостаток прямого метода – сложность точного дозирования примеси в плёнке. Поэтому чаще используют косвенный метод - восстановление из хлоридов кремния SiCl4
Рис. 12. Схема установки используемой для восстановления из хлоридов кремния
1. Загружаются пластины Si в реакционную камеру (пластины обработаны) 2. Продувка H2 3. Заполнение HCl для стравливания SiО2 4. Нагрев камеры до 12000 и подача SiCl4 + H2, происходит реакция восстановления SiCl4 + H2= SiCl2+2HCl Скорость роста порядка 0,5-5 микрон в минуту. Толщина плёнки 10-20 микрон. В процессе выращивания возможно легирование В2Н6 или РН3, создающего дырочную (р) или электронную (n) проводимость.
Скорость роста пленки зависит от температуры в камере, кристаллографической ориентации кристалла в подложке (быстрее в [110], медленнее в [100]), от скорости потока газа-носителя, концентрации SiCl4 в H2, равномерности потока газа из поверхности кремния. При невысоких температурах и больших содержаниях SiCl4 в H2 образуются рыхлые аморфные слои кремния, при повышении температуры структура кремния ухудшается и появляется поликремний. Для всех процессов требуется высокая степень чистоты исходных элементов. Поддержание определенного технологического режима позволяет получить постоянство параметров пленки кремния в пределах 5¸10%. В процессе выращивания слоя кремния возможно легирование соединений бора B206 (диборан) – получается р-тип кремния или фосфора PH3 (фосфин) – получается n-тип кремния, задающих дырочную или электронную проводимость.
Легирование В современной технологии микроэлектроники процесс легирования является одним из базовых процессов. Степень интеграции ИС увеличивается за счет совершенствования методов локального легирования и разрешающей способности методов литографии.
Методы легирования можно разделить на группы: 1. Высокотемпературная диффузия. 1) в замкнутой системе 2) в открытой системе 3) из твёрдой фазы на поверхности 2. Ионная имплантация 1) внедрение ионов а) температурная обработка 3. Радиационностимулированная диффузия 1) обработка частицами высокой энергии 2) обработка частицами низкой энергии
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-12-15; просмотров: 105; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.191.178.234 (0.036 с.) |