химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

емя выдержки они пронизывают весь объем полупроводника. При охлаждении в результате пересыщения твердых растворов этих атомов в кремнии данные примеси образуют осаждения в виде микроскоплений. Преимущественное выпадение их происходит на дефектах структуры и в первую очередь на дислокациях. Так как дислокации пронизывают пластину насквозь, то поперек р-я-перехода возникают проводящие металлические микромостики. Обратный ток возрастает с ростом обратного напряжения по степенному закону 1~??, где чаще всего я=5±2.

Геттерирование. Удаление нежелательных примесей из объема полупроводника с помощью жидкой фазы, образованной на его поверхности, называют генерированием. Извлечение возможно потому, что коэффициент распределения нежелательных примесей Си, Fe, Аи в тройных системах, образованных полупроводником, этими примесями и расплавом, значительно меньше единицы. Благодаря этому создается значительный градиент концентрации примесных атомов, которые активно начинают переходить в жидкую фазу. Для геттерирования меди из германия используют покрытия пленками сурьмы, олоьа, свинца, индия. Такие металлы, как медь, золото и железо, удаляют из кремния с помощью стеклообразных оксидных слоев, образующихся на поверхности кремния при осаждении паров борного или фосфорного ангидрида. В результате взаимодействия кремния или всегда присутствующей на его поверхности пленки диоксида кремния с ангидридом возникают жидкие стеклообразные расплавы. Осажденные в кремнии атомы Аи, Си, Fe диффундируют к поверхности, переходят в слой стекла, образуя с ним химические соединения типа фосфатов или боратов. Температура обработки составляет обычно 1050°С.

Контроль параметров диффузионных слоев составляет основу получения диффузионных структур высокого качества. Основными контролируемыми параметрами являются глубина залегания диффузионного р-я-перехода Xj, поверхностное сопротивление слоя Rs и поверхностная концентрация примеси Co-Измерение глубины залегания р-я-перехода. Вследствие того что диффузионные слои могут быть очень тонкими (порядка единиц микрометров и менее), для их контроля изготовляют сферический шлиф. Металлический шар диаметром 30—100 мм вращается, касаясь поверхности пластины. В место соприкосновения подается алмазная паста или оксид хрома. Образовавшаяся лунка сферической кривизны должна быть глубже р-я-перехода, тогда после окрашивания, если диффузионный слой имеет электропроводность р-типа, в лунке образуется темное кольцо. Окрашивание р-области производят в растворе, состоящем из 0,05—0,1% азотной (70%-ной) кислоты в 48%-ной плавиковой кислоте. Возникающее потемнение обусловлено образованием оксида кремния вследствие окисления р-области.

198

Измеряя с помощью инструментального микроскопа с микрометрической насадкой больший 'd\ и меньший d2 диаметры окрашенной области, находят глубину залегания р-я-перехода:

Xj = {di-dl)l(W),

где D — диаметр шара.

Глубину залегания р-я-перехода в полупроводниковых соединениях типа ????? и их твердых растворах определяют с помощью изготовления поперечных сколов, о чем говорилось в § 6.5.

Измерение поверхностного сопротивления. Удельное сопротивление легированного слоя обратно пропорционально содержанию примеси, поэтому, зная р, можно однозначно определить концентрацию примеси в полупроводнике. Понятие удельного сопротивления для неоднородно легированного диффузионного слоя теряет практический смысл и не может служить точной характеристикой содержания примеси. Уровень легирования диффузионных слоев оценивают, измеряя их поверхностное сопротивление, т. е. продольное сопротивление диффузионного слоя.

Сопротивление вдоль поверхности диффузионного слоя зависит только от количества примесных атомов в слое, а не от их концентрации. Поверхностное сопротивление определяетсяjI ?. ?

где ? —среднее значение удельного сопротивления диффузионного слоя, которое нам нет необходимости знать при измерении Rs.

Поверхностное сопротивление не зависит от стороны квадрата /, так как возрастание Rs за счет увеличения длины компенсируется равным уменьшением Rs за счет увеличения ширины, поэтому сопротивление квадрата относят не к единице площади, а к произвольному квадрату. Понятно, что для измерения Rs следует пропустить ток через любые два противоположные сечения Ixj слоя и измерить падение напряжения на них. Это требует изготовления резисторов специальной конфигурации. Чтобы не делать этого, измерение Rs проводят иа любых диффузионных слоях че-тырехзондовым методом.

Теория поля позволяет записать выражение для потенциала, создаваемого на расстоянии г на бесконечно проводящей плоскости точечным источником тока /:

где сро — потенциал в точке г=0.

Если на поверхности бесконечно тонкого проводящего слоя неограниченных размеров расположены два точечных зонда, через

199

которые проходит ток /, то потенциал, создаваемый таким диполем в произвольной точке,

? —90 = —z^- In —— ,

2?

Г2

где ?? и r2— расстояния до данной точки от каждого из зондов. При использовании четырехзондового метода зонды располагают на одной прямой на равных расстояниях s друг от друга. Ток пропускают через два внешних зонда, а разность потенциалов измеряют между двумя внутренними, поэтому r\ — 2s, r2 = s и разность потенциалов, создаваемая диполем между двумя внутренними точечными зондами,

IRs

IRS . r\

2?

?

? In—=—-

•In 2.

1~Z Рис. 9.11. Зависимость поверхностной концентрации от средней электропроводности диффузионных слоев:

?. 3 — Cn = W<; 2, 4 — Св = 101в см-з

Поверхностное (Ом/D)

In 2 U

сопротивление

U

^==4,53^-/ /

Данная расчетная формула справедлива, если выполняется условие s^>xt и диаметр пластины с диффузионным слоем много больше расстояния между зондами. Типичные значения поверхностного сопротивления для базовых диффузионных слоев транзисторов составляют 150— 200 Ом/D, для змиттерных слоев /?«=3-т-5 Om/D.

Определение поверхностной концентрации. По данным измерений Xj и Rs определяют поверхностную концентрацию примеси в легированном слое. Зная поверхностную концентрацию, можно рассчитать профиль распределения концентрации примеси (см. § 9.3) и проконтролировать его соответствие заданным требованиям.

Средняя электропроводность диффузионного слоя

---i- f ? (С) [С (.к)-?, .1

J ?

-CB] dx =

1

Rx.

s 1

Это уравнение указывает на связь произведения Rsx, с распределением примеси С(х) и зависимостью подвижности носителей заряда от концентрации ? (С). Используя экспериментально полу-

200

ченную зависимость подвижности от концентрации и задавая: форму профилей распределения концентрации, с помощью машинных расчетов получим зависимость поверхностной концентрации Со от средней электропроводности диффузионного слоя ?= = \l(RsXj). Примеры эти кривых приведены на рис. 9.11 для распределения Гаусса и слоев с электропроводностью п- и р-типа. Для определения С0 необходимо измерить Rs и х$. Пусть Ra= = 100 Ом, Xj= 2мкм. Средняя электропроводность

1 1 =50 См.

Rx. ' 100-2.10—i

Для слоя, образованного диффузией акцепторной примеси в пластину кремния с электропроводностью ?-типа и удельным сопротивлением р„ = 0,55 Ом-м, т. е. Св=15,-1016 см-3, с помощью рис. 9.11 найдем, что С0=1,5-1019 см-3.

Глава 10

ПОЛУЧЕНИЕ СТРУКТУР МЕТОДОМ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ

Создание биполярных и МДП СБИС с хорошими технико-экономическими характеристиками невозможно без использования метода ионной имплантации, освоенного промышленностью в 70-е годы. Пучок положительно заряженных примесных ионов в ионно-лучевом ускорителе бомбардирует кристалл полупроводника. Проникая в кристалл, примесь легирует его и одновременно вызывает образование радиационных нарушений. Распределение концентрации внедренных ионов описывается кривой Гаусса, основным параметром которой является пробег ускоренных ион'ов. При малых дозах облучения радиационные нарушения не изменяют кристаллической структуры полупроводника, тогда как большие дозы облучения примесными атомами ведут к аморфизации кристалла. Для устранения нарушений и электрической активации внедренной примеси необходим отжиг кристалла.

Наиболее широкое распространение ионная имплантация получила в технологии загонки строго дозированного количества примесных атомов, которое используется в качестве источника при последующей диффузионной разгонке для формирования примесного профиля. Помимо того, имплантация используется для создания тонких базовых областей биполярных транзисторов, управления пороговыми напряжениями МДП-транзисторов и других, целей.

Для контроля ионно-имплантированных структур исследуют профили распределения внедренных атомов, измеряют эффективную поверхностную концентрацию носителей заряда.

201

§ 10.1. Физические представления об имплантации

Метод ионной имплантации состоит в бомбардировке пучками ускоренных ионов с энергиями от 10 кэВ до 1 МэВ твердых тел с целью изменения их свойств и структуры.

Основные явления при имплантации. Ускоренные ионы проникают в кристаллическую решетку, преодолевая отталкивающее противодействие положительных зарядов ядер атомов. Глубина проникновения ионов возрастает с увеличением их энергии. Легкие ионы проникают более глубоко, чем тяжелые,ч однако траектории движения тяжелых ионов более прямолинейны. При точной ориентации направления падения пучка ионов вдоль одной из кристаллографических осей пластины полупроводника— (ПО) или (Ш) — часть ионов движется вдоль атомных рядов, между которыми имеются достаточно широкие каналы, свободные от атомов. Это явление называют каналированием. Попав в канал, ионы испытывают менее сильное торможение и проникают в несколько раз глубже, чем в случае неориентированного внедрения. Если энергия, переданная атому~ решетки, превышает энергию связи атомов в твердом теле, то атом покидает узел. В результате образуется пара Ф

страница 48
< 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
стеклокерамическая посуда купить недорого в екатеринбурге
магнитная лента для такси купить
концерт систем оф э доун
запуск чиллеров thermocold

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
(27.05.2017)