химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

ткачки.

Источник ионов предназначен для ионизации паров рабочего вещества и первичной фокусировки ионного пучка. Он представляет собой газоразрядную камеру, при поступлении газа или паров рабочего вещества в которую происходит ионизация молекул и атомов путем бомбардировки электронами, эмиттируемыми термокатодом. Поперечное магнитное поле в разрядной камере, создаваемое системой магнитного сепаратора, вызывает вращение движущихся в нем электронов по спиралям, что увеличивает эффективность ионизации. В ионно-лучевых ускорителях типа «Везувий»

207

((рис. 10.1) предусмотрены два источника ионов: для фосфора Иф и для бора #б. Они различаются способом подачи вещества. В источник ионов бора поступает газ — трехфтористый бор BF3— из баллона с микронатекателем МН. Расход газа контролируется автоматически. В источник ионов фосфора подают пары фосфора, образующиеся в испарителе с нагревателем Я, в который загружают порошок красного фосфора. В процессе имплантации функционирует только один из ионных источников. Положительные ионы вы-

пк

6 Б-С==Э

Н МН BF-

Рис. 10.1. Схема ионно-лучевого ускорителя

тягиваются из разрядной камеры небольшим ускоряющим напряжением первой ступени — до 20 кВ, подаваемым на вытягивающий электрод ВЭ. Формирование ионного пучка производят с помощью магнитного сепаратора МС и системы фокусировки и сканирования ФС. Магнитный сепаратор предназначен для разделения пучка ионов в соответствии с их зарядом и массой, так как под действием силы Лоренца в области магнитного поля сепаратора ионы движутся по круговым траекториям, радиусы которых зависят от их массы ??, ускоряющего напряжения U и магнитной индукции В:

1вТ>

где q — заряд иона.

После прохождения магнитного сепаратора ионы больших масс имеют более плавные траектории, ионы меньших масс — меньший радиус поворота и более резкое искривление траектории. Магнитная система сепаратора выполнена в виде постоянного магнита, для которого В=const, поэтому, чтобы вывести пучки ионов В+ н Р+ в систему фокусировки и сканирования, источники ионов бора и фосфора разделяют, как показано на рис. 10.1.

Система фокусировки и сканирования формирует ионный пучок и осуществляет его сканирование в вертикальной плоскости. В систему входит электростатическая фокусирующая линза и два электрода электростатического сканирования. Смещение S пучка в

208

вертикальной плоскости прямо пропорционально напряжению Uc на электродах сканирования:

2dU '

где / — длина сканирующего электрода; L — расстояние от центра сканирующего электрода до мишени; d — расстояние между электродами сканирования по вертикали; U — ускоряющее напряжение.

Между системой ФС и ускоряющей трубкой УТ находится заслонка 3 для автоматического перекрытия ионного пучка при наборе заданной дозы.

Ускорительная трубка состоит из последовательности изолированных электродов, между каждым из которых от источника высоковольтного питания ИН прикладывается напряжение до 20 кВ так, что крайние электроды имеют разность потенциалов около 200 кВ. Положительный пучок ионов ускоряется в направлении отрицательно смещенного электрода.

Приемная камера ПК служит для загрузки обрабатываемых полупроводниковых пластин, которые размещаются на кассете барабанного типа Б в несколько рядов. Вакуумная система ВС обеспечивает разрежение 2· Ю-3 Па. При облучении ионный пучок сканирует вдоль оси вращающейся кассеты Б, что обеспечивает высокую однородность легирования. Перед кассетой стоит прямоугольная диафрагма Д, которая задает высоту и ширину облучаемой области. Время облучения /(с) для набора дозы <2(Кл/м2) при плотности ионного тока / (А/м2) определяется соотношением

2я Q a j

где ? — выраженный в радианах угол, определяемый сектором окружности барабана, на который попадает ионный пучок, проходящий через диафрагму заданной ширины.

Сектор тем больше, чем шире диафрагма. Для набора малых доз ширину диафрагмы уменьшают, что ведет к уменьшению а и увеличению длительности облучения до нескольких минут, что, в свою очередь, улучшает точность контроля дозы.

Вещества — источники ионов. Рабочие вещества для получения ионов могут находиться в газообразном, твердом и жидком состояниях. Для получения ионов 0+, ?+, Ne+, Ar+, F+, С1+ и т. п. используют соответствующий газ, поступающий в вакуумную камеру источника ионов через микронатекатель. Из других газообразных материалов следует отметить применение BF3 для ионов В+, С02 для ионов С+, H2S для ионов S+. Широко применяют жидкие вещества, особенно хлориды ВС13, ВВг3, РС13, ССЦ, SiCl4, хорошо испаряющиеся при комнатной температуре. Наибольшие ионные токи обычно достигаются при употреблении твердых материалов в элементарном виде. Эти вещества требуют нагрева, чтобы получить достаточное давление паров: S и ? (красный)— 175°С, As — 260°С, Zn, Se и Те — 550°С, Mg и Sb — 580°С. Могут быть использованы и

209

другие вещества. Основное требование к ним — большое парциальное содержание легирующего элемента в парах. Вследствие выделения изотопной линии легирующего элемента в анализаторе масс в отличие от других методов легирования полупроводников к рабочим веществам не предъявляют жестких требований по чистоте.

Режимы ионной имплантации. При определении режимов ионной имплантации основными параметрами являются энергия ускоренных ионов и доза облучения. Ион с зарядом q (Кл) под действием разности потенциалов U (В) приобретает энергию ? (Дж):

E=qU. (10.17)

В практике принято, говоря об энергии ускоренных ионов, выражать ее в электрон-вольтах (эВ) или килоэлектрон-вольтах (кэВ). Так как кратность ионизации обычно составляет я=1,2 или 3 электрона, то заряд иона может изменяться от 1 до 3 е. В общем случае

q=he. (10.18)

Для обозначения кратности ионизации применяют символ «+», например 31Р+ 31Р++, 3ip+++ Числом 31 обозначена атомная масса иона фосфора. Иногда для имплантации используют не моноатомные ионы, а молекулярные, например 14N2+— однократно ионизированная двухатомная молекула азота с атомной массой 14, молекулярной массой 2-14 = 28 или BF2+ — однократно ионизированная трехатомная молекула фторида бора. Молекулярные ионы, внедряясь в кристалл, обычно сразу распадаются на отдельные атомы. Для подсчета энергии, которой будет обладать каждый атом с массой Ми входящий в ускоренный ион с молекулярной массой Ми, используют соотношение

E^EMJM». (10.19)

Доза облучения — это количество частиц, бомбардирующих единицу поверхности за данное время. Доза может не быть равной тому количеству ионов, которое осталось в кристалле после завершения процесса облучения, вследствие наличия явлений распыления и отражения. В большинстве случаев эти явления не оказывают заметного влияния на количество внедренных ионов. Доза облучения Q (Кл/м2) определяется плотностью ионного тока / (А/и2) и длительностью облучения г (с):

Q = jt- (10.20)

Практически плотность ионного тока выражают обычно в мкА/см2, поэтому дозу облучения выражают в мкКл/см2. Величина Q не отражает в явном виде числа примесных ионов, внедренных в кристалл. Чтобы выразить дозу в количестве частиц, внедренных на единице поверхности (ион/м2), величину Q делят на заряд одного иона:

N = Q/q = jt/(en). (10.21)

210

Имея в виду, что е= 1,6· Ю-19 Кл, a Q имеет размерность мкКл/см2г доза облучения (ион/см2)

7V=6,25-10I2Q/ft. (10.22>

Метод ионной имплантации является основным в планарной технологии, сочетающей загонку примеси в виде дозированного количества ионов и диффузионную разгонку. Совмещение ионной имплантации с планарной технологией облегчается применением тех же легирующих примесей и веществ для их получения, что и при диффузии; использованием тех лее материалов для маскирования при таких же толщинах, что никак не'влияет на процесс фотолитографии; возможностью управления дозами облучения в очень широких пределах (от 1010 до 1017 см~2) при высокой производительности.

Основные преимущества метода ионной имплантации, на которых базируется его использование в серийном производстве, состоят в точном контроле полного количества внедренной примеси и высокой однородности легирования по поверхности пластины. Неоднородность в распределении плотности внедренной примеси по пластине с диаметрами 50—80 мм составляет 1 % или менее при воспроизводимости результатов от процесса к процессу в пределах 3%. Точность контроля на большинстве технологических операций полупроводникового производства не достигает 1—3% и колеблется в пределах 10—20%. Даже в исходных кремниевых пластинах разброс по концентрации легирующей примеси доходит до 30%. По этой причине типичная концентрация внедренной с помощью ионной имплантации примеси должна на порядок превышать исходный уровень легирования кремниевой пластины. Резко выраженная перекомпенсация или перелегирование (для однотипных по электропроводности примесей) является необходимым условием получения точности, присущей методу ионной имплантации.

§ 10.3. Отжиг и диффузия

Отжиг ионно-имплантированных слоев. В технологической практике получили применение две группы процессов ионной имплантации: имплантация как стадия загонки примеси для последующей диффузионной разгонки с целью реализации необходимой структуры и имплантация для непосредственного создания структуры без диффузионного перемещения внедренного примесного распределения. Во втором случае после имплантации производят отжиг, задача которого — устранить радиационные нарушения и обеспечить электрическую активацию внедренных атомов. Большая часть радиационных дефектов кристаллической решетки, возникающих в кремнии при имплантации, отжигается при 7'<600°С. Можно выделить два режима отжига, при каждом из которых исчезает половина имеющихся нарушений. Если дозы облучения были малы и отдельные кластеры нарушений не перекрываются, то восстановление кристаллической структуры кремния происходит при

211

^260°С. В случае больших доз облучения образуется сплошной аморфный слой, для рекристаллизации которого необходимы температуры 7^570 С. Отжиг при первом режиме сопровождается освобождением вакансий из кластеров с образ

страница 50
< 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
шашечки и колпак такси в спб купить
где обучиться на ремонтника газовых котлов
холодильник ремонт фреон
купить ромашки в москве недорого

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
(08.12.2016)