химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

рдирующего иона ?? и атома мишени ?2 и периодически изменяется с изменением ?2. При 3/Со- 1,3 -1 ????? [ 1 + 0,25 si ? /2л (Z2/8)+-|-\ J -

— 4,65- 10-?2(^?— 18) см. (11.2)

При Z2>19.

/С0 = 1,3- lCH°Z2/3[l +0,25 sin (2r,(^±^-) + -^> -

— 4,65·10_12(?1 —18) см. (11.3)

При расчетах Ко в случае ?2^72 или Zj^72 следует использовать эффективные заряды ядер Zi,2a = Zi,2—14.

Сечение экранирования (см2) г

аа = па\ (11.4)

где а — радиус экранирования, который рассчитывают по формуле (10.5). Нормирующий коэффициент энергии F определяют по формуле (10.4). Энергия сублимации Es (эВ) для ряда элементов приведена в табл. 11.2.

Элемент AI Si ?? Сг Ni Си Та w Аи

Е„ аВ ! 3,26 3,91 4,34 3,68 4,42 j 3,56 8,7 8,76 j 3,92 239

С увеличением энергии ионов коэффициент распыления возрастает, достигает максимума, а затем уменьшается. Энергия (эВ), соответствующая максимуму К,

E* = 0,3/F. (11.5) Максимальное значение коэффициента распыления

Ктах=-^^. (11.6) FES

Пример 1. Рассчитать коэффициент распыления золота ионами криптона с энергией 3 кэВ.

1. Пользуясь справочниками, запишем табличные данные: ?, = 36, ?1? = 54, ?2=79, ??2=197, JV2 = 5,91-]022 cm~3, ?, = 3,92 эВ.

2. Рассчитаем вспомогательные величины:

? =

4,7-10-9

4,7-10-9

(?? + ???? - (^?^?2 = 8,68-10-Ю см, са = ??2^ 3,14(8,68. Ю-Ю)2 ^ 2,366-10-18 cviJ ^WaM2 6 , 9-106.8,68-10-ю.-97

-=1,65-10-6-

эВ '

Z1Z2(M1+M2) 36-79(54 + 197)

?23? = ?2- 14= 79- 14 = 65. 3. Определим значение коэффициента Ко'-

? ? Г / ?2эф + 2

К0 = 1,3-10-102^1 +0,25 sin'2л—?%- ^

— 4,65-10-12 (?, - 18) = 1,3-10-10 VeSfl + 0,25 sin {2n^-±i+u\ _ ?? -г is т2/.

— 4,65-10- 12(зд — 18) = 9,19- 10-ю см 4. Найдем максимальный коэффициент распыления:

К max =

* * ^-----* ^"'-"^Ы.ЛСГШЛ.

-^^у = 9J91I0^i2:5^M022.2,366-10-18

ее - ----—--

= 19,8 ат/ион.

F?s 1,65-10-6.3,92

5. Определим энергию, соответствующую КтаХ:

?м = 0,3/F = 0,3/(1,65-10-8)= 1,82-103 эВ.

6. Находим значение К при ?=3·103 эВ:

» и 2(?/?м)1/2 19,8-2/3-103/(1,82-103) = /Cmav —1-=--- = 5 ат/ион.

vmax i+?/?m 1 +3-103/(1,82-105)

Зависимость коэффициента распыления от угла падения ионов.

Распыление изотропных веществ подчиняется закону косинуса:

/r(a)=AT(0)/cosa, где К (0) — коэффициент распыления при нормальном падении иона на поверхность мишени, при а=0 (а — угол падения ионов относительно нормали к поверхности). На рис. 11.3 показана зависимость К (а) для случая распыления ионами Аг мишеней из

240

А1, Ti, Та и Ag. При нормальном падении коэффициент распыления пропорционален энергии, рассеиваемой ионом в поверхностном слое вещества, в пределах которого упругие столкновения с атомами приводят к распылению. С увеличением угла падения число смещенных атомов, достигающих поверхности и могущих покинуть кристалл, увеличивается, так как области смещений располагаются под малым углом к поверхности. Из геометрических рассуждений следует, что число распыленных атомов возрастает в 1/cosa раз.

Увеличение ? от 60 до 90° приводит к падению К до нуля вследствие преобладания отражения ионов от поверхности. Значение угла, при котором наблюдается максимум коэффициента распыления, зависит от типа иона, материала мишени и энергии:

я [b*aNfZxZ2ER.

«шах 2 . ? ?(z2/3+z2/3) ·

где ?^=13,6 эВ — энергия Ридберга.

Угловые зависимости коэффициента распыления одинаковы для поликристаллов и монокристаллов, так как при бомбардировке образуется большое число радиационных нарушений. Если при распылении монокристаллов происходит отжиг образующихся нарушений, то наблюдается сложная зависимость К (а), обусловленная анизотропией распыления по различным кристаллографическим направлениям. При температурах до 400 К для Ge и 500 К для Si К не зависит от температуры вследствие наличия радиационных нарушений. С ростом температуры нарушения отжигаются и К возрастает до значения, характерного для соответствующей кристаллографической плоскости. Дальнейшее возрастание температуры приводит к уменьшению сечения смещения атомов вследствие возрастания амплитуды их теплового движения, и К уменьшается.

§ 11.3. Технологические особенности ионно-плазменного распыления

Классификация процессов ионно-плазменного распыления. В полупроводниковой технологии широкое практическое применение получили две основные группы процессов ионно-плазменного распыления: ионное травление — распыление вещества под действием ионизированных атомов газа и плазмохимическое травление — уда-

241

лекие вещества с помощью химических реакций, протекающих между ионами активного газа и данным веществом. Говоря об ионном распылении или травлении, различают ионно-лучевое травление, осуществляемое бомбардировкой образца пучком ускоренных ионов, сформированным в автономном ионном источнике, и собственно ионно'-плазменное травление, при котором образец является одним из электродов в разрядной камере и бомбардируется ионами, вытягиваемыми из плазмы разряда. Плазмохими-ческое травление отличается от ионно-плазменного в основном применением химически активного газа, образующего при взаимодействии с распыляемым образцом летучие соединения.

Процессы ионно-плазменного травления применяют для обработки металлов, диэлектриков и полупроводников на этапах создания металлизации и межэлементной изоляции ИМС, для формирования окон в фоторезисте и диэлектрике, для очистки и выявления структуры поверхности монокристаллов.

Методы ионно-плазменного распыления позволяют наносить и синтезировать тонкопленочные покрытия из металлов и диэлектриков. В последнем случге особую важность имеет реактивное распыление, названное так в связи с протеканием химических реакций между распыленными атомами вещества и ионизированным га--зом, в результате которых на подложке происходит осаждение химического соединения.

По методу создания и особенностям поддержания электрического разряда в камере выделяют высокочастотное распыление, при котором к мишени подводится напряжение высокой частоты, я магнетронное распыление, при котором плазма разряда находится в магнитном поле. По числу электродов, расположенных в рабочей камере распылительных систем, их делят на диодные, триодные, тетрадные и многоэлектродные.

Процессы сухой обработки. Методы ионно-плазменного распыления составляют основу так называемого «сухого» технологического процесса создания полупроводниковых структур ' и ИМС, позволяющего отказаться от традиционных процессов химической обработки в жидких кислотах, электролитах, растворителях. Жидкостное химическое травление с применением фотолитографических масок, являющееся главным методом обработки структур ИМС, имеет ряд недостатков. Подтравливание материала под маской из фоторезиста ограничивает точность передачи топологии микросхемы и разрешающую способность ее воспроизведения. Преимущественное траиление вдоль границ зерен и микродефектов тонкопленочных материалов приводит к большой неровности краев микроизображекий. Необходимость тщательных промывок для удаления следов травителей требует введения дополнительных операций.

В отличие от жидкостного химического травления методы ионно-плазменного распыления обеспечивают такой режим, при котором ионы бомбардируют структуру перпендикулярно поверхности пластины, что исключает подтравливание под маской, обеспечивает

24?

получение четких краев элементов ИМС, не требует высокой адгезии маскирующих материалов. После ионно-плазменного травления не нужны вспомогательные операции очистки, промывки и сушки обрабатываемых структур. К недостаткам методов ионно-плазменного распыления относят сравнительно малую скорость процесса, явление «задубливания» фотолитографических масок вследствие воздействия энергии бомбардирующих их ионов, что вызывает значительные трудности при последующем удалении

маски. Образующиеся радиацион- ---

ные повреждения могут влиять на параметры полупроводниковых структур, в частности изменяют заряд в диоксиде кремния МОП-транзисторов.

Высокочастотное диодное распыление. Технологические возможности процессов ионно-плазменного распыления определяются конструктивными особенностями технологического оборудования. Конструкция установки, вид и параметры газового разряда задают скорость и разрешающую способность распыления, а также степень управляемости процесса. _

Наиболее широкое применение по- рис. ц.4. Диодная ВЧ-система лучили диодные ВЧ-системы и систе- для ионно-плазменного распы-мы с автономными ионными источ- ления:

НИКЭМИ, ПОЗВОЛЯЮЩИе ПРОИЗВОДИТЬ / — подложкодержатель; 2— анод; 3 — ас- й мишень с пластинами; 4 — экран; 5 —

Обработку ЛЮбЫХ материалов На охлаждающая вода

большой площади.

Диодная ВЧ-система (рис. 11.4) содержит два электрода: заземленный анод и мишень (катод), на которую помещают обрабатываемые пластины и подают напряжение от ВЧ-генератора. Диодная ВЧ-система позволяет производить распыление металлов, полупроводников, диэлектриков, органических покрытий. Промышленные ВЧ-генераторы, используемые в установках травления, работают на частотах 1,76; 5,28; 13,56 МГц. Давление рабочего газа 0,5—5 Па, мощность разряда 1—2 кВт, амплитуда ВЧ-напря-жения 0,8—4 кВ, радиус обрабатываемой мишени до 20 см, расстояние между . анодом и мишенью 4—8 см. При подаче на пластины ВЧ-напряжения из-за различия в скоростях электронов и ионов в разряде во время положительного полупериода на образцы приходит больше электронов, чем ионов во время отрицательного полупериода. Поэтому мишень имеет эффективный отрицательный заряд, что позволяет (в отличие от диодной системы на постоянном токе) производить распыление диэлектриков. При использовании постоянного тока положительный заряд на диэлектрике препятствует дальнейшей бомбардировке. В диодной системе миггень является не только электродом, поддерживающим

разряд, но и источником распыления. Такое совмещение функций ограничивает управляемость процессом плазменного травления, так как изменение скорости травления должно учитывать возможность подде

страница 57
< 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
промилле 0.44
котлы отопления газовые будерус
обзор курсов ландшафтного дизайна в москве
номерные рамки скрывающие номер

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
(06.12.2016)