химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

ся, а при более низких образуется вновь.

Упругое поведение вакансий и междоузельных атомов вызывает их притяжение к краевым дислокациям. В результате точечный дефект перемещается к дислокации и аннигилирует на ней, а ось дислокации переходит с одной плоскости скольжения на другую. Когда вакансия подходит к ступеньке, образованной лишней полуплоскостью, ступенька смещается на одно межплоскостное расстояние и вакансия исчезает. При поглощении междоузельных атомов ступенька смещается в противоположном направлении. Линия дислокации является поэтому местом стока для точечных дефектов. Она же служит основным источником генерации равновесных атомных дефектов.

Атомы, расположенные вблизи линии дислокации, обладают повышенным по сравнению с ненарушенной частью кристалла химическим потенциалом, поэтому растворение и испарение кристалла начинаются с линий дислокаций. Присутствие примесей вблизи дислокаций повышает или понижает среднее значение химического потенциала и соответственно увеличивает или уменьшает скорость травления.

Дефекты упаковки. Рост монокристаллического эпитаксиального слоя состоит из зарождения центров кристаллизации, присоединения атомов к этим центрам, бокового роста и соединения отдельных плоских образований в единое целое. Если какой-либо атом выдвигается из своего слоя, то он служит исходной точкой развития дефекта упаковки, ибо окружающие его атомы в процессе последующего роста также будут сдвинуты относительно моноатомных слоев всего объема. Дефекты упаковки на поверхности эпитаксиального слоя образуют плоские фигуры в виде равносторонних или равнобедренных треугольников, квадратов, прямых линий, незамкнутых треугольников и квадратов. Иногда образуются сложные формы: комбинации треугольников и линий, квадратов и линий. В конце каждой линии присутствует дислокация. Форма дефектов упаковки зависит от кристаллографической ориентации эпитаксиального слоя. В слоях, выращенных на подложках, ко-

108

торые ориентированы по плоскости (111), дефекты упаковки проявляются в виде равносторонних треугольников и отдельных углов. На слоях с ориентацией (ПО) возникают равнобедренные треугольники, на плоскости (100)—квадраты и их комбинации.

Линии скольжения. Причина появления линий скольжения — термические упругие напряжения, возникающие вследствие неоднородного распределения температуры по толщине и площади пластины. При температурах наращивания упругие напряжения оказываются достаточными для генерации дислокаций и их миграции, которая сопровождается пластическим течением кристалла и образованием линий скольжения. Если при пластической деформации на поверхности подложки возникают ступеньки, то при наращивании эпитаксиального слоя на них могут образовываться дефекты упаковки. При достаточно высоких термических напряжениях генерация и движение дислокаций, образование линий скольжения и дефектов упаковки происходят в течение всего процесса наращивания.

Используемые для эпитаксии подложки иногда имеют кривизну в несколько десятков микрометров. Изгиб подложек возрастает при снижении их толщины до 200 мкм и менее, а также при различной механической обработке рабочей и обратной сторон пластины. Более вероятно появление изгиба у подложек, диаметр которых превышает 50 мм. Характерным является сферический изгиб пластин, причем эпитаксиальный слой оказывается на вогнутой стороне. Отсутствие хорошего теплового контакта с поверхностью нагревателя вызывает неоднородное распределение температуры в подложке. Даже плоская, абсолютно ровная подложка, лежащая на нагревателе, будет искривляться при нагреве, так как ее наружная (верхняя) сторона оказывается менее нагретой, чем нижняя. Перепад температур по толщине подложки составляет 20—50 К. Напряжения, возникающие в изогнутой и неоднородно нагретой подложке, достаточны для образования и перемещения дислокаций и сдвига плоскостей {Ш} в направлениях < 110> при скольжении. Линии скольжения, расположенные в центральной части пластины, видны без химической обработки. Эта область выглядит матовой. Отдельные линии представляют собой ступеньки, возникшие в результате действия сжимающих напряжений на центральную область пластины. Предотвращению появления линий скольжения способствует уменьшение температуры процесса ниже того уровня, при котором происходит пластическое течение (для кремния это 1000°С), а также использование бездислокационных подложек и тщательная химическая полировка.

§ 6.5. Методы контроля эпитаксиальных слоев

Основными параметрами, определяющими пригодность эпитаксиального слоя для использования при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных микросхем, являются концентрация носителей заряда, плотность дефектов и толщина слоя. Толщину

109

слоя на кремнии измеряют, используя технику поперечных шлифов (см. § 5.3), с помощью поперечного скола, по интерференции ИК-лучей и путем наблюдения дефектов упаковки.

Изготовление поперечного скола. Этот способ получил распространение для хрупких материалов, таких, как соединения типа ????? и их твердые растворы. Пластину с выращенным эпитаксиальный слоем помещают на ровную поверхность и легким нажатием пинцета или скальпеля на ее край откалывают кусочек. Скалывание происходит по плоскости спайности, поэтому, отступив отграни скола по краю пластины на 1—2 мм, делают еще одно скалывание— параллельно предыдущему. Полученный образец — поперечный скол — представляет собой длинную полоску шириной 1—2 мм и толщиной, равной толщине пластины.

Для выявления границы слой — подложка, а также р-я-перехо-да, если он присутствует в слое, поперечный скол травят в щелочном растворе красной кровяной соли:

20 (г) K3Fe (СН6)3+30 (г) КОН +250 (г) Н20

в течение 1—2 мин. Этот состав пригоден для соединения GaAst-xP*. Граница эпитаксиальный слой — подложка выявляется в виде темной полосы. Измерение толщины эпитаксиального слоя производят с помощью микроскопа МИМ-7 с микрометрической насадкой.

Интерференция ИК-лучей. Отражение инфракрасных лучей в диапазоне длин волн 10—35 мкм происходит не только от поверхности пластины, но и от границы раздела эпитаксиальный слой — подложка вследствие различия показателей преломления, подложки и слоя, содержащих различную концентрацию примесей. По картине интерференции отраженных лучей можно судить о толщине слоя. Надежные данные получают, если сопротивление слоя выше 0,1 Ом-см, а сопротивление подложки ниже 0,02 Ом-см. С увеличением концентрации примеси в слое возрастает поглощение ИК-лучей, тогда как с уменьшением концентрации примеси в подложке растет пропускание ею лучей и уменьшается их отражение на границе.

Разность хода лучей 6, отраженных на поверхности слоя и на границе подложка — слой, определяется толщиной слоя h, показателем его преломления ? и углом преломления ??:

8 = 2?« cos ?.

Наблюдая интерференционную картину и измеряя разность хода, вычисляют толщину эпитаксиального слоя. Неоднородность слоя по толщине или размытие распределения примеси на границе подложка — слой приводит к ухудшению контраста интерференционной картины.

Наблюдение дефектов упаковки. Так как дефекты упаковки зарождаются преимущественно на границе раздела слоя и подложки и образуют правильные тетраэдры, то высота этих тетраэдров равна толщине слоя. При ориентации подложки по плоскости (111)

ПО

основанием тетраэдров является равносторонний треугольник, а высота тетраэдра

? = ?./2/3=0,816?.,

где L — длина стороны равностороннего треугольника.

Для других типов ориентации можно найти аналогичные выражения. Выявление дефектов упаковки в кремнии производят путем травления в смесях:

40 см3 HF, 20см\.НШ3, 40 см3 Н20, 20 г AgN03

или

30 см3 HN03, 120 см3 СН3СООН, 10 см3 HF.

Травление ведется 5—20 с. Этим же методом исследуют плотность дефектов упаковки на единице площади поверхности слоя.

Рентгеновский микроанализ. В последние годы все шире используют метод локального рентгеноспектрального анализа элементного состава полупроводников с помощью микроанализаторов, в которых возбуждение характеристического рентгеновского излучения осуществляют острофокусированным электронным пучком. При торможении электронов в веществе возникают тормозное и характеристическое излучения. Тормозное излучение электронов ' имеет сплошной спектр, тогда как характеристическое состоит из отдельных линейчатых спектров, испускаемых атомами вещества. Частота характеристического излучения зависит от атомного номера элемента мишени, поэтому на основании линейчатых спектров характеристического излучения можно определить, какие элементы присутствуют в мишени. На рис. 6.8 представлена схема установки для рентгеновского микроанализа. Электроны эмиттируются катодом 1 и ускоряются в электронной пушке 2 до энергии 10—30 кэВ. Конденсорная магнитная линза 3, диафрагма 4 и объектная линза 6 служат для формирования узкого пучка электронов 5, попадающего на исследуемый образец 8. Для идентификации рентгеновского излучения 9 по длине волны используют два типа спектрометров: с кристаллами слюды для мягкого излучения — 7 и кварца для жесткого —10. Большие межплоскостные расстояния кристалла слюды позволяют пропускать длины волн 0,4— 20 нм (энергия излучаемых квантов 4— ?,8 кэВ соответственно), тогда как малые межплоскостные расстояния кварца пропускают длины волн 0,08—0,5 нм (энергия квантов 15—3 кэВ).

Анализатор может работать в статиче- невского ском режиме и в режиме сканирования, что ТОра

Схема рентге-микроанализа-

' 111

позволяет получать топограмму распределения примесей вдоль поверхности образца. Для оценки концентрации исследуемого примесного элемента в полупроводниковой структуре сравнивают интенсивность соответствующей линии характеристического излучения в данном кристалле с интенсивностью той же линии в эталоне, например в чистом элементе с учетом поправок на поглощение рентгеновского излучения, на различие в поглощении компонентами соединения, на флуоресцентное возбуждение и возбуждение атомов тормозным излучением. Чувствительность метода для большинства элементов составляет 10'8—1019 см-3.

Ток в элект

страница 27
< К СПИСКУ КНИГ > 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

Скачать книгу "Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем" (3.82Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
индмвидуальные курсы автокада
раствор для линз high fresh купить
Ксеноновая лампа Philips D2S X-treme Vision +50%
курсы быстрой печати в москве

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(03.12.2016)