химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

ействует с кислородом значительно лучше, чем с азотом. Поэтому даже незначительное количество кислорода в рабочей камере приводит к образованию пленки диоксида кремния на поверхности подложки.

На процесс катодного осаждения оказывают влияние катодный ток и расстояние между анодом и катодом. При плотности катодного тока 0,2—0,8 мА/см2 и расстояния между анодом (подложкой) и катодом (пластина кремния) 2—5 см можно получить скорость осаждения нитрида кремния 0,01—0,05 мкм/мин.

Применение катода с поверхностью, большей или равной поверхности подложки, позволяет получать осажденные пленки нит-

130

рида кремния одинаковой толщины с разбросом, не превышающим 5%.

Реактивное ионно-плазменное осаждение пленок нитрида кремния является разновидностью катодного способа. Отличительной особенностью реактивного ионно-плазменного способа является то, что высокое отрицательное напряжение прикладывается не к катоду, а к дополнительному электроду, называемому мишенью. Отсюда следует, что и распыляемый материал (кремний) будет служить не катодом, а мишенью.

Второй отличительной особенностью является введение в рабочую камеру устройства для расположения подложек, на которые будет происходить осаждение нитрида кремния.

Третья особенность ионно-плазменного способа состоит в том, что в промежутке между подложкой и мишенью располагают анод и катод, между которыми создают несамостоятельный дуговой разряд. Для этого между анодом и катодом прикладывают напряжение порядка 100—300 В, а в рабочем объеме создают давление 0,13—0,013 Па. В этом случае катод эмиттирует электроны, которые, взаимодействуя с рабочим газом, создают электронно-ионную плазму.

Положительные ионы плазмы бомбардируют кремниевую мишень и выбивают из нее атомы кремния. Выбитые из мишени, они реагируют с азотом, находящимся внутри рабочей камеры, и образуют нитрид кремния, который осаждается на подложке.

Таким образом, принципиальных различий между процессами катодного и ионно-плазменного осаждения нитрида кремния нет. Обычно различают лишь конструкции установок, которые характеризуют по числу рабочих электродов как двух- и трехэлектродные.

Начало и конец процесса осаждения пленок нитрида кремния определяются подачей и отключением высокого напряжения на мишени.

§ 7.12. Контроль качества защитных диэлектрических пленок диоксида и нитрида кремния

При использовании защитных диэлектрических пленок Si02 и Si3N4 в процессах планарной технологии подвергают контролю три основные характеристики: толщину пленки, наличие в ней сквозных отверстий (пористость) и количество дефектов на границе раздела кремний — защитная пленка.

Толщина защитной диэлектрической пленки является главным критерием, определяющим максимальную глубину проникновения легирующей примеси в полупроводниковые кристаллы при проведении процесса диффузии в планарной технологии.

Наличие сквозных отверстий (пор) в защитной пленке приводит к паразитному легированию исходной подложки и замыканию отдельных активных областей транзисторных структур интегральной микросхемы при проведении процессов локальной диффузии.

Б*

131

Количество дефектов на границе кремний — защитная пленка связано с плотностью зарядов на этой границе. Увеличение плотности зарядов приводит к ухудшению электрических параметров готовых полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Таким образом, контроль рассмотренных характеристик защитных диэлектрических пленок позволяет оценить возможность их применения в последующих технологических процессах.

Контроль толщины защитных диэлектрических пленок. Толщина защитных диэлектрических пленок определяется с помощью следующих способов: микровзвешивания, интерферометрии и эл-липсометрии.

Способ микровзвешивания основан на точном взвешивании подложки до и после осаждения пленки. Толщина пленки

где Pi — масса подложки без пленки; Р2 — масса подложки с пленкой; s — площадь пленки; d — плотность пленки.

Точность определения толщины пленки этим способом зависит в первую очередь от чувствительности весов и точности взвешивания, а также от точности определения площади пленки и ее плотности.

Наиболее простым из существующих интерференционных методов определения толщины пленок Si02 и S13N4 является цветовой. Он основан на гасящей интерференции белого света, падающего на поверхность подложки с защитной пленкой. Цвет поверхности пленки Si02 или S13N4 создается равномерным белым светом за вычетом той его части, которая участвует в гасящей интерференции. Отсутствие некоторых компонентов спектра белого света в отраженной волне воспринимается глазом как определенный цвет защитной пленки. Падающая и отраженная волны являются дополнительными: вместе они дают белый свет.

При нормальном падении белого света на поверхность пластины с защитной пленкой условие гасящей интерференции имеет вид

где d — толщина пленки S1O2 или S13N4; ? — коэффициент преломления пленки Si02 или Si3N4; k=l, 2, 3 — порядок интерференции; ? — длина волны падающего света.

Таким образом, определенный цвет поверхности защитной пленки соответствует ее толщине, причем с увеличением толщины пленки один и тот же цвет повторяется с изменением порядка интерференции.

Следовательно, для определения действительной толщины необходимо не только зафиксировать цвет поверхности пленки, но и определить порядок интерференции.

132

Цвет поверхности пленки необходимо наблюдать и фиксировать при нормальном падении света, так как при косом падении света цвет пленки изменяется в зависимости от ее толщины и коэффициента преломления.

Порядок интерференции на практике определяют следующим образом. Пластину, например с пленкой Si02, одним концом опускают в плавиковую кислоту на 1—2 мин для получения слоя клиновидной формы. После этого наблюдают цвета как на однородной по толщине пленке Si02, так и на клиновидном участке. На» однородном участке "пленки будет какой-либо один цвет, а на-клиновидном имеет место чередование определенных цветов в зависимости от толщины пленки. По какому-либо одному повторяющемуся определенное число раз цвету полосы (например, красному или зеленому) судят о порядке интерференции.

Для определения толщин защитных пленок Si02 и S13N4 можно пользоваться набором цветовых оттенков, указанных в табл. 7.1. Таблица 7.1

Толщина пленок, мкм Цвет 1-й порядок 2-й порядок 3-й порядок 4-й порядок"

SiO. Si3N, Si02 Si3N4 SiO, s13n4 Si02 Si3N4

Серый 0,01

Коричневый За 0,05 — — — — — _ _

Синий 0,08

Фиолетовый 0,1 0,9 0,28 0,21 0,46 0,34" 0,65 0,52

Голубой 0,15 0,12 0,30 0,23 0,49 0,36 0,68 0,53

Зеленый 0,18 0,13 0,33 0,25 0,52 0,38 0,72 0,57

Желтый 0,21 0,15 0,37 0,28 0,57 0,42 0,75 0,61

Оранжевый 0,22 0,18 0,40 0,3 0,60 0,47 0,78 0,65

Красный 0,25 0,19 0,44 0,33 0,62 0,51 0,81 0,68

Недостатком цветового метода является то, что определение цвета пленки зависит от индивидуальных возможностей и особенностей каждого человека.

Относительная ошибка цветового метода определения толщины пленки не превышает 10%.

Эллипсометршеский метод измерения толщины пленок SiO» и S13N4 основан на отражении линейно поляризованного луча от поверхности защитной пленки. При отражении учитывается тот факт, что компонента, перпендикулярная плоскости падения, отражается иначе, чем компонента, лежащая в плоскости падения. В результате образуется эллиптически поляризованная отраженная волна. Измерив эллиптичность отраженной волны, можно определить толщину пленки, вызвавшей соответствующие изменения поляризации падающей волны. Обычно для оценки толщины пленки, т. е. для оценки отраженной волны в эллипсометрическом методе, используются соотношения между фазой и амплитудой па-

133

дающей волны и фазой и амплитудой волны, отраженной от поверхности пленки. В качестве источника света могут быть использованы лазеры.

Эллипсометрический метод позволяет наиболее точно измерить толщину пленки. Этот метод обычно применяется для измерения пленок, толщина которых на порядок меньше, чем допускают другие методы.

Контроль пористости защитных диэлектрических пленок. Наличие сквозных отверстий (пор) в пленках Si02 и S13N4 является наиболее распространенным видом дефекта, который приводит к значительному браку при последующих операциях в планарной технологии. Поэтому требуется тщательный контроль пластин после операции осаждения защитных диэлектрических пленок.

Для определения пористости пленок используют методы электролитического осаждения меди, диффузионного легирования и электрографический.

Метод электролитического осаждения меди состоит в следующем. Пластину кремния с нанесенной пленкой Si02 помещают в электролит, содержащий ионы меди. На эту пластину подают отрицательный потенциал. Положительный потенциал подают на медную пластину, которая находится также в электролите и служит вторым электродом. В процессе электролиза ионы меди осаждаются на кремний в тех местах, где имеются сквозные отверстия (поры). По количеству осажденных островков меди судят о качестве пленки. Под микроскопом определяют количество пор и их геометрические размеры.

Метод диффузионного легирования заключается в проведении диффузионного процесса примеси, создающего в исходном полупроводниковом материале противоположный тип электропроводности. После проведения процесса диффузии в тех местах пленки, где имели место сквозные отверстия, образуются локальные р-л-переходы (участки с противоположным типом электропроводности). Далее защитную пленку удаляют с поверхности подложки и по количеству локальных р-л-переходов судят о количестве пор в пленке.

Рассмотренные методы имеют существенный недостаток — они исключают возможность использования исследуемого образца в дальнейших технологических процессах.

Наиболее простым и достаточно эффективным неразрушающим методом контроля пористости, позвол

страница 32
< 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
кузовной ремонт вмятин
lmv26.300a2 инструкция
фонд помогающий больным
концерт 2 декабря в олимпийском

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
(20.11.2017)