химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

используют многократную имплантацию с несколькими дозами и энергиями. Это позволяет получать однородные, а также равномерно возрастающие или спадающие профили. Выбор энергий и доз производят с помощью моделирования суммарного профиля на ЭВМ. Вначале устанавливают необходимую энергию ионов в соответствии с требующейся глубиной и дозу, обеспечивающую нужную концентрацию на-этой глубине. Затем производят подбор доз облучения при различных энергиях ионов, так чтобы суммарный профиль не выходил за пределы допустимого разброса концентрации.

Легирование атомами отдачи. Имплантация атомов отдачи из находящихся на поверхности пленок в подложки при бомбардировке ионами инертных газов является перспективным методом получения сверхтонких силыюлегцроваиных слоев кремния, необходимых для многих типов потупроводниковых приборов, в первую очередь СВЧ-диапазопа. Атомы отдачи могут получать достаточно высокую энергию от ускоренных ионов и перемещаться на расстояние в несколько нанометром. Особенно важен данный способ легирования для примесей с большой атомной массой, таких, как In, Sb или Bi. На поверхность пластины наносят тонкий слой легирующей примеси, который бомбардируют потоком ионов. Согласно теоретическим оценкам, поток атомов отдачи через поверхность

226

раздела пленка — подложка пропорционален плотности упругих потерь энергии бомбардирующих частиц вблизи этой поверхности, если толщина пленки сравнима с пробегом частиц. Если пленки более тонкие или энергии частиц более высокие, то поток пропорционален сечению ядерного торможения этих частиц в пленке. Для получения наибольшего выхода атомов отдачи толщина пленки должна быть равной положению максимума зависимости упругих потерь энергии от глубины пробега ионов. Увеличение дозы облучения ведет к снижению выхода атомов отдачи, что связано с распылением пленки легирующего вещества. При дозах более 101е см-2 выход атомов отдачи становится меньше единицы, так как в пограничном слое происходит сильное перемешивание атомов подложки и пленки и резкая граница между ними исчезает.

Каскадное перемешивание. При внедрении ускоренного иона в кристалл образуются каскады смещений, в которых происходит беспорядочное перемещение атомов. Если облучается структура, состоящая из тонкой металлической пленки, расположенной на поверхности полупроводниковой пластины, го при соответствующем выборе энергии ионов и дозы облучения происходит не только легирование атомами отдачи, но и активное перемещение атомов пленки в подложку, а атомов подложки в пленку. Этот процесс называют атомным или каскадным перемешиванием. Его используют для создания омических переходов с низким сопротивлением, не требующих для своего создания высокой-температуры отжига. Одним из материалов контакта является силицид молибдена, образующийся при каскадном перемешивании в системе молибден — кремний. Если использовать для бомбардировки ионы инертного газа, то в области контакта образуются газовые полости, ухудшающие надежность контакта. Поэтому для перемешивания предпочтительнее использовать ионы легирующих примесей (В, Р, As), тогда одновременно с формированием силицида молибдена происходит дополнительное легирование подложки. Для эффективного перемешивания выбор энергии определяется тем же требованием, что и легирование атомами отдачи, которое имеет вид Rp^h, где h — толщина пленки тугоплавкого металла (молибдена). Доза облучения должна быть достаточно высокой, чтобы сместилось большое число атомов. Для образования силицида молибдена M0S12 необходимы доза ~ 1016 см-2 и энергия ~250 кэВ. При дозах 1015 см-2 силицид не образуется. Каскадное перемешивание используют также для формирования контактов на базе Pd, Ni, Pt, Nb и Au. Преимущество использования каскадного перемешивания перед термическим испарением в вакууме заключается в снижении температуры нагрева. Так как тугоплавкие металлы требуют высоких температур нагрева подложек при их нанесении, то это вызывает появление термомеханических напряжений и обусловливает низкую надежность контакта.

Формирование изолирующих пленок. Благодаря точному управлению количеством внедряемой примеси метод ионной имплантации позволяет формировать изолирующие пленки типа S1O2, S13N4.

8*

227

Принципиальным ограничением является малая толщина слоя, в котором образуется пленка данного состава. Она ограничена пробегом ионов и обычно не превышает 2RP. Практически оказалось, что для формирования изолирующей пленки нет нужды точно выдерживать стехиометрический состав диоксида или нитрида кремния. Поэтому дозы облучения кремния ионами 0+2 или N+2 составляют ??16—1017 см-2 при энергиях 30—100 кэВ. После облучения производят отжиг структур при 800°С для улучшения структуры пленки и лежащего под ней слоя кремния.

§ 10.7. Методы контроля ионно-имплантированных структур

. Внедрение технологии ионной имплантации в полупроводниковое производство стимулировало развитие ряда специфических методов контроля ионно-имплантированных структур, направленных^ выявление особенностей поведения внедренных атомов примесей и образования радиационных нарушений. Рассмотрим ряд таких методов.

Исследование распределения концентрации носителей заряда по глубине легированного слоя. Это исследование производят путем измерения коэффициента Холла и удаления тонких слоев. Тонкие слои кремния удаляют с помощью анодного оксидирования и растворения оксидной пленки в плавиковой кислоте. Электролит для оксидирования состоит из 498 г этиленгликоля и 2 г азотнокислого калия. Кремниевый образец является анодом. Анодное напряжение составляет 100—250 В, анодный ток в начальный момент повышается до 100 мА, а к концу процесса спадает до 1—2 мА при площади образца ~ 1 см2. Толщину оксидной пленки определяют на лазерном эллипсометрическом микроскопе или по цветам интерференции. Толщину удаленного слоя кремния рассчитывают на основании массовой доли кремния в диоксиде кремния:

Afsi: Afsi0j=A-*: Asio, = 28 :60=0,465.

Практически с допустимой погрешностью толщина удаляемего слоя кремния линейно связана с анодным напряжением и для указанных режимов справедливо соотношение Ax=KU, где К = = 0,2 нм/В.

Слои с неоднородным распределением примесей характеризуются поверхностным коэффициентом Холла Rhs, включающим усреднение напряжения Холла по толщине всего слоя xj. Произведение средней концентрации носителей заряда в слое С на толщину слоя равно числу носителей, заключенных под единицей площади легированного слоя ^(см-2). Эту величину называют эффективной поверхностной концентрации носителей заряда:

Ns=Cxj.

228

Поверхностный коэффициент Холла связан с Ns выражением

Ns = r/(eRHS),

где ?=??/? — фактор Холла, т. е. отношение холловской и дрейфовой подвижностей. \

Так как точное значение фактора Холла обычно неизвестно, то для ионно-имплантированных слоев его принимают равным 1. Это может привести к ошибке в расчете Ns на 20—30% в сторону занижения истинных значений по электронам и завышения по дыркам.

Пластины для холловских измерений могут быть произвольной формы. Две пары противолежащих контактов наносят по краям образца и обозначают по порядку номерами 1, 2, 3, 4. Поверхностная постоянная Холла RHs (см2/Кл) определяется по изменению напряжения ?Ui3 (В) при протекании тока /24(A) и наложении магнитного поля В(Тл), перпендикулярного плоскости образца:

-RHS= 104??/13/(??/24).

Определив коэффициент Холла, находят эффективную поверхностную концентрацию:

Ns=6,25-\0*/RHS.

Затем удаляют тонкий слой легированного кремния и вновь измеряют Ns. Эту процедуру повторяют многократно. Концентрацию носителей в г'-м удаленном слое С;(см~3) толщиной Ах находят из соотношения

eCt\LlAx = 3ai — asll+1),

откуда

' ерЛх

Масс-спектроскопия вторичных ионов (ВИМС). Этот метод позволяет определять профили распределения внедренных ионов по глубине легированного слоя. При использовании ВИМС образец непрерывно распыляют пучком ионов аргона. Вторичные ионы примесных атомов проходят через масс-сепаратор. Ионный ток, получаемый на выходе регистрирующей системы, пропорционален концентрации примеси в данном атомном слое распыляемого полупроводника, а время распыления пропорционально его глубине, поэтому кривая г (г) пропорциональна кривой С(х).

Чувствительность установки зависит от типа примеси, но для всех ионов лежит на уровне 1016 см-3. Энергия первичного пучка ионов аргона может регулироваться в пределах 3—6 кэВ. Типичное значение скорости распыления кремния составляет 0,6 нм/с. Для калибровки полученной кривой г (г) в зависимость С(х) полагают, что кривая распределения — гауссиана, поэтому доза ионной имплантации соответствует- площади, заключенной под кривой

229

i(t), и максимальная концентрация

С,„ах = 0,94ЛГ/<Ш,

где w — полная ширина кривой Гаусса на уровне С=0,5 Сшах.

Спектроскопия оже-электронов (СОЭ). Метод спектроскопии оже-электронов дает сведения о составе и содержании примесей в приповерхностных слоях кристаллов и аморфных тел с толщинами от 0,3 до 3 нм. Идентифицируются все элементы, за исключением водорода и гелия. При возбуждении внутренних оболочек атомов пучком ускоренных электронов наблюдается безызлуча-тельный процесс испускания вторичных электронов, обнаруженный Оже в 1925 г. Если падающие на образец первичные электроны ионизируют внутренний /(-уровень и возникшую на этом уровне дырку заполняет электрон с более высокого уровня L\, то энергия, выделяемая при таком переходе Li—К, может быть передана электрону на уровне L2. Энергия достаточно велика, чтобы перевести электрон с уровня L2 в вакуум. Такой электрон, ушедший с уровня L2, называют оже-электроном. В результате испускания оже-электронов атом оказывается в двукратно ионизированном состоянии. При достаточно высокой чувствительности детектора вторичных электронов на кривой распределения вторичных электронов по энергиям разрешимы несколько пиков, часть которых характеризует энергию испускаемых оже-электронов. Энергия оже-электронов не зависит от энергии первичных электронов. По значению энергии, соответствующей пику испускаемых оже-э

страница 54
< 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
цветы и пирожное в коробке
Фирма Ренессанс: лестница к дому наружная фото- быстро, качественно, недорого!
сборка кресла престиж
склад для хранения вещей люберцы 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
(10.12.2016)