химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

сть пленки по рабочему полю, низкая адгезия пленки к подложке.

Толщина пленки и ее разнотолщинность определяются как способом нанесения пленки, так и предварительной обработкой поверхности подложки. Основными факторами, которые обусловливают неровность пленки фоторезиста, могут быть чрезмерная густота фоторезиста, низкая частота вращения диска центрифуги, отклонение диска центрифуги от горизонтальной плоскости и его несоосность. На адгезию пленки фоторезиста к подложке оказывают влияние чистота исходной подложки, чистота фоторезиста и способ нанесения.

Необходимо отметить, что появление указанных дефектов пленки фоторезиста служит критерием при отбраковке на данной операции. Подложки с забракованной пленкой фоторезиста направляют на операцию «снятие фоторезиста». После соответствующей подготовки поверхности они снова поступают на операцию «нанесение фоторезиста».

170

Таким' образом, процесс фотолитографии повторяется, что влечет за собой определенные экономические затраты, зато исходные параметры подложки не изменяются. Это очень важный момент в общем цикле производства полупроводниковых приборов.

Если качество пленки фоторезиста удовлетворяет требованиям процесса фотолитографии, то она поступает на операции, которые могут создавать свою группу дефектов. К этим операциям относятся экспонирование и проявление фоторезиста.

Операции экспонирования и -проявления могут вызвать такие дефекты, как проколы в пленке фоторезиста, изменение размеров облученных и необлученных участков пленки фоторезиста за счет эффектов дифракции, рассеяния и отражения, неровность края элемента рисунка и клин проявления. Проколы в пленке фоторезиста возникают по двум причинам: наличие в пленке фоторезиста инородных включений и использование некачественных или сильно изношенных фотошаблонов. Изменение геометрических размеров элементов изображения связано с наличием зазора между фотошаблоном и подложкой с фоторезистом. Плохой контакт между элементами при экспонировании приводит к изменению переносимого с фотошаблона на подложку рисунка за счет эффекта дифракции света. Неровность края элемента в виде выступов и впадин может образовываться из-за наличия в пленке фоторезиста субполимерных частиц размером 0,3—0,5 мкм. Появление таких частиц связано с неполной растворимостью сухого фоторезиста в рабочих составах. Для предупреждения этого дефекта необходимо более тщательно фильтровать фоторезист. Клин проявления в пленке фоторезиста может быть уменьшен оптимальным подбором экспозиции и использованием определенного типа проявителя.

Кроме указанных дефектов при недостаточно отработанных процессах экспонирования и проявления могут иметь место дефекты, связанные с остатками пленки фоторезиста в тех местах, где она должна быть полностью удалена, и, наоборот, удаление части пленки фоторезиста из мест, где она должна полностью сохраняться. Этот вид дефекта может быть исключен точным подбором экспозиции и времени проявления.

Дефекты, возникающие при переносе рисунка изображения с пленки фоторезиста на подложку, т. е. при проведении процесса локального травления, являются окончательными и исправлению не поддаются. К этим дефектам относится полное или частичное отслаивание пленки фоторезиста от подложки в процессе травления.

Глава 9

ПОЛУЧЕНИЕ СТРУКТУР МЕТОДОМ ДИФФУЗИИ

Диффузия легирующих примесей в полупроводниковые кристаллы вошла в промышленное производство в 60-е годы и до сих пор является основным технологическим методом создания электрически гетерогенных структур при изготовлении различных типов полупроводниковых приборов и ИМС. Для осуществления диффузии полупроводниковую пластину помещают в нагретую до высокой температуры кварцевую трубу диффузионной печи. Через трубу пропускают пары легирующей примеси, которые адсорбируются на поверхности пластины и диффундируют в кристаллическую решетку полупроводника.

Отличительные особенности диффузии в планарной технологии состоят в том, что примесь вводят в полупроводниковую пластину локально в ограниченные защитной маской окна, а сам процесс осуществляют в две стадии: предварительная загонка нужного количества примеси и последующая разгонка на требуемую глубину и до необходимого уровня концентрации. Важными технологическими факторами являются способы проведения диффузии я виды диффузантов.

В практике технологических расчетов диффузионных структур большое распространение получили задачи по определению профилей распределения примесей по заданным режимам диффузии и обратные задачи — определение длительности и температуры диффузии по известному типу примеси, ее концентрации и глубине залегания ?-?-перехода. Создание ИМС потребовало разработки диффузионных методов изоляции отдельных элементов, размещаемых на одной подложке, а также изготовления не только активных, но и пассивных элементов (резисторов, конденсаторов). Введение примесей диффузионным способом сопровождается их воздействием на кристаллическую решетку полупроводника, что приводит к возникновению дефектов в диффузионных структурах. Знание особенностей образования и возможных способов предотвращения таких дефектов необходимо для овладения процессом диффузии. В немалой степени этому способствуют методы контроля диффузионных структур: измерение глубины залегания р-я-перехода, поверхностного сопротивления и концентрации, плотности дислокаций,

§ 9.1. Распределение примеси при диффузии

Диффузия примесных атомов в твердом теле происходит вследствие хаотического теплового движения в направлении убывания их концентрации. Микроскопическое перемещение атомов происходит либо по вакансиям, либо по междоузлиям. Диффузия основных легирующих примесей в полупроводниках совершается, как правило, по вакансиям, тогда как прочих примесей — по междо-

172

узлиям. В полупроводниковой технологии наибольший интерес представляют два случая распределения примесных атомов.

1. Если диффузия идет «з источника с ограниченным содержанием примеси, находящейся в начальный момент в бесконечно тонком поверхностном слое, то профиль распределения концентрации имеет вид

C{x,t) = А— expf—(9.1)

где N — плотность атомов примеси под единицей площади поверхности, неизменная в любой момент диффузии, ат/см2; ? — глубина, соответствующая данной концентрации, см; D — коэффициент диффузии примеси, см2/с; t — длительность диффузии, с. Глубина залегания диффузионного р-я-перехода

Xj=2УШУ In(С0/Сг), (9.2)

где Св — концентрация примеси в исходной пластине полупроводника. При х=0 поверхностная концентрация примеси

Сп=-Д=-. (9.3)

Для многих практических случаев глубина р-я-перехода

XjZz6V~Dt. (9.4)

2. Если диффузия идет из источника с постоянной поверхносТ' ной концентрацией примесных атомов С0, то распределение имеет вид

С(х, t)=C0enc 2*_ . (9.5)

Для допустимого упрощения вместо erfc-функции можно использовать аппроксимацию

ег!стрЬг~ехр

0,3)2]. (9.6)

2УШ

Для этого случая глубина залегания р-я-перехода

Xj=2 VDi (Vln(C0/(CB)~ 0,3). (9.7)

При последовательной диффузии ряда примесей пластина полупроводника подвергается многократным циклам диффузии. Для расчета С(х, t) в этом случае следует использовать сумму:

Dt = Dlt1+D2tz+Dst3+... . (9.8)

Электронно-дырочные переходы, образованные методом диффузии, обладают плавным распределением примеси, крутизна которого характеризуется градиентом концентрации а.

Зависимость напряжения лавинного пробоя от градиента концентрации примеси для линейного ?-?-перехода в Ge, Si, GaAs и

173

GaP при комнатной температуре показана на рис. 9.1. Штриховая линия обозначает максимальный градиент концентрации, выше которого преобладающую роль в электрическом пробое играет туннельный эффект. Для приближенных расчетов напряжения пробоя плоскостного ?-л-перехода с постоянным градиентом концентрации примеси о (см-4) используют выражение

?/???6=60(??·/1,1)?·2(3·10?/?)°.4,

где АЕ— ширина запрещенной зоны, эВ.

Unpaid

1000\ i i iimmi I I п.,ш—.........—.-----

100

10

1

p tr

GaAs ?_____ fl

:8sLSi

44] 1

iJJI

1 III 1

„13 II! 7П III

1 "nun 11 мни мнит ? мини щщ

W 10го W2' JO" Ю" ??2*

а, см-* -

Рис. 9.1. Зависимость напряжения лавинного пробоя от градиента концентрации примеси для р-и-переходов на Ge, Si, GaAs и GaP

Понятие плавного, как и резкого, р-л-перехода идеализировано. С ростом глубины диффузии и более высоким содержанием примеси в исходной пластине переход является более плавным и лучше соответствует модели перехода с линейным распределением примеси в области пространственного заряда (ОПЗ). Чем меньше глубина диффузии и концентрация примеси в исходной пластине, тем лучше приближение к резкому переходу.

Диффузия в планарной технологии. В планарной технологии диффузию проводят в две стадии, что особенно важно, если требуется получить хорошо контролируемую низкую поверхностную концентрацию. Вначале осуществляют короткую диффузию из источника с постоянной поверхностной концентрацией — загонку. Поверхностная концентрация при этом определяется либо предельной растворимостью примеси, либо содержанием примеси в источнике диффузанта. Затем пластины вынимают из печи и удаляют стеклообразный слой, большей частью образующийся на поверхности кремния при загонке в окисляющей атмосфере и имеющий состав, близкий к составу боросиликатных или фосфорно-силикат-ных стекол. Чистые плас

страница 42
< 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
Рекомендуем в КНС Нева asus pb279q купить - офис в Санкт-Петербурге, ул. Рузовская, д.11, КНС Нева.
ремонт холодильников атлант
Обвалочные ножи Victorinox
купить мебель для кинозала

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
(17.01.2017)