химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

малой площади (0,5— 10 нГн). Для сосредоточенных элементов вследствие наличия

260

межсегментной емкости трудно добиться высоких значений индуктивности. В качестве нагрузочных используют тонкопленочные планарные резисторы, изготовленные в основном из пленок металлов, сплавов и керметов. Общей проблемой для большинства тонкопленочных резисторов является наличие паразитной емкости и распределенной индуктивности, так как резисторы расположены

а) В) В) г) -Ю

Рис. 11.13. Типы планарных конденсаторов в СВЧ ИМС:

а — с боковой связью; б — с торцовой связью; в — гребенчатый; г — с торцовой связью и диэлектриком; д — с перекрытием

на диэлектрической подложке и имеют зигзагообразную форму. Это обусловливает зависимость сопротивления резистора от частоты на высоких частотах.

а) 6} 8) г) д)

Рис. 11.14. Типы планарных индуктивностей в СВЧ ИМС:

а — участок линии с высоким импедансом; б — меандровая линия; в — S-образная линия; г — прямоугольная спираль; д — круговая спираль

Важным конструктивно-технологическим параметром тонкопленочных СВЧ ИМС является тепловое сопротивление между рези-стивным элементом и подложкой. Для его уменьшения увеличивают поверхность резистивной пленки. Ширина резистора не должна заметно отличаться от ширины передающей линии, поэтому для снижения теплового сопротивления увеличивают длину резистора, а для поддержания нужного номинала изменяют поверхностное сопротивление.

§ 11.6. Методы контроля тонких пленок

Проводящие, резистивные и диэлектрические пленки, осаждаемые на полупроводниковые и изолирующие подложки, при изготовлении пассивных элементов ИМС и полупроводниковых приборов контролируют, исследуя их структуру и измеряя толщину.

Контроль структуры пленок. Изучение структуры тонких пленок позволяет установить связь между физическими, свойствами пленок и условиями их осаждения. Распространенными методами контроля структуры поликристаллических и монокристалличе-

261

ских пленок являются электронная микроскопия, электронография и рентгенография. Эти же методы применяют при исследовании аморфных, пленок.

Метод электронной микроскопии чаще всего применяют, используя трансмиссионную (просвечивающую) микроскопию, что дает возможность контролировать пленки толщиной 10—100 нм. Для исследования изготовляют «реплику» — пленку, нанесенную на материал, который перед исследованием растворяют, оставляя одну тонкую пленку. Наблюдение структуры и дефектов пленки возможно благодаря амплитудному контрасту, который создается упруго и неупруго рассеянными электронами, прошедшими через пленку и лежащими за пределами апертуры микроскопа. Электроны, рассеянные на меньшие углы и испытавшие небольшие неупругие потери энергии, образуют светлопольное изображение. Темно-польное изображение получают при наклоне конденсорной электромагнитной линзы или путем перемещения апертурной диафрагмы до тех пор, пока дифрагированные пучки электронов не попа-Дут в апертуру микроскопа. Благодаря высокой разрешающей способности (около 1 нм) серийные электронные микроскопы используют для стандартных структурных исследований тонких пленок. В аморфных пленках контролируют сплошность, зернистость, наличие пустот, включений инородных веществ и пр.

Вследствие большого поперечного сечения рассеяния электронов веществом для изучения тонких пленок хорошо подходит электронография. Электронный пучок направляют под очень малым углом к поверхности, по которой он «скользит» и отражается. Отраженные электроны образуют дифракционные картины, по которым судят о' строении поверхностных слоев кристаллов и тонких пленок (наличие дефектов, напряжений, чужеродных атомов и др.). Аморфные пленки создают на электронограммах рассеянный диффузный фон и небольшое число широких колец. Поликристаллические пленки образуют много сравнительно резких концентрических колец, расстояние между которыми удовлетворяет уравнению Вульфа — Брэгга:

k\=2a sin ?,

где k — порядок спектра, обычно k—\\ ? —межплоскостное расстояние; ? — угол падения и отражения пучка — угол Брэгга.

Если часть кольца отсутствует или имеет иную интенсивность, образуя симметричную картину, то поликристаллическая пленка текстурирована, т. е. кристаллики имеют предпочтительную ориентацию в одном или более кристаллографических направлениях. Монокристаллические пленки дают дифракционные картины, состоящие из отдельных рефлексов. Хорошо упорядоченные кристаллы образуют на электронограммах так называемые кикучи — линии, получающиеся в результате многократного рассеяния электронов. По диаметру колец судят о типе рассеивающих атомов, а по ширине интерференционного максимума — о размерах зерен, если они составляют от десятых долей до десятков нанометров.

262

Задачей рентгеновского структурного анализа является нахождение точных позиций атомов в элементарной ячейке, установление пространственной группы структур, распределение электронной плотности. Дифракция рентгеновских лучей дополняет дифракцию электронов при определении кристаллической структуры пленки. По уширению интерференционных линий можно определить размеры зерен от 5 до 120 нм, т. е. почти на порядок больше, чем с помощью электронографии. Рентгеновская эмиссионная спектроскопия позволяет установить элементный состав пленок при минимальной толщине около 10 нм.

Измерение толщины пленки. Определение толщины пленок представляет значительные методические трудности, так как плотность, удельное сопротивление, оптические свойства пленок и массивных образцов различаются. Поэтому измеренная каким-либо методом толщина будет эффективной, отличающейся от значения «истинной» толщины. Значения эффективных толщин пленки, полученные различными способами измерения, не совпадают. При выборе способа определения эффективной толщины следует ориентироваться на требования, связанные с использованием данной пленки. В интерферометрии имеет значение фазовый сдвиг и необходимо знать «интерферометрическую» толщину пленки. В тонкопленочных конденсаторах важно знать «емкостную» толщину пленки, определяющую удельную емкость. Рассмотрим ряд наиболее употребительных методов измерения толщины пленки.

Методы интерферометрии основаны на возникновении разности фаз луча света, отраженного от подложки и поверхности пленки. Перед измерением на образце получают так называемую ступеньку— резкую боковую границу пленки на подложке. Это достигается либо с помощью маскирования части подложки при осаждении пленки или распылении подложки, либо путем удаления осажденной пленки с участка подложки. Измерение толщины пленки производят на микроинтерференционном микроскопе типа МИИ-4. Для получения двух систем волн, исходящих из одной точки источника света, используют наклонную пластинку с полупрозрачным покрытием. Половину падающего на нее света пластинка отражает, половину пропускает, образуя две системы волн. Одна система волн падает на эталонное зеркало и, отражаясь от него, попадает на фокальную плоскость окуляра. Вторая попадает на исследуемую поверхность и, отражаясь от нее, также попадает на фокальную плоскость окуляра. В результате на фокальной плоскости окуляра наблюдаются интерференционные полосы. Разность хода интерферирующих лучей от центра поля к краям увеличивается. В точках поля, где разность хода равна kK, получаются светлые полосы, где разность хода составляет (k + X/2)—темные полосы. Расстояние между полосами зависит от длины волны. Поэтому в белом свете полосы для разных длин волн не.совпадают друг с другом, за исключением нулевой полосы, определяющей ось симметрии интерференционной картины. Интерференционная картина в белом свете имеет следующий вид: в центре белая ахроматиче-

263

екая полоса, по обеим сторонам две черные полосы с цветными каймами, а дальше цветные полосы. Если на поверхности образца есть ступенька, то интерференционные полосы смещаются на величину, зависящую от высоты ступеньки. Измеряя расстояние между полосами L и сдвиг полос /, определяют высоту ступеньки (мкм):

Я=0,27/Д,

где / и L отсчитывают в делениях круговой шкалы на микрометре микроскопа.

Точность измерения составляет 30 нм и до 3 нм на лучших интерферометрах. Данный метод применим только для непрозрачных пленок. Если пленка прозрачна, то на пленку и подложку в районе ступеньки осаждают непрозрачную хорошо отражающую металлическую пленку, например алюминия. Для уменьшения вносимой погрешности ее толщина должна быть много меньше толщины измеряемой пленки.

Для измерения толщины пленки из любого материала в процессе осаждения используют метод кварцевого резонатора. Частота колебаний / кварцевого кристалла с массой ? линейно меняется с изменением массы осажденного материала т. Сдвиг резонансной частоты

Зная плотность d и площадь S пленки, можно получить выражение для определения ее толщины:

Sd f

Выбор частоты / зависит от диапазона измеряемых толщин пленок. Для тонких пленок и большой чувствительности используют высокие частоты. Чувствительность кварцевого резонатора m/Af=10MO г/Гц. Применение радиотехнической аппаратуры при /=20 МГц позволяет определить сдвиг ?/=20 Гц, что дает возможность измерять приращения массы около Ю-9 г/см2 или 0,???, 1 нм толщины. Практически точность составляет 5—20 нм.

Глава 12

ПРОЦЕССЫ РАДИАЦИОННОЙ ОБРАБОТКИ

В конце 70-х годов получили практическое применение технологические процессы обработки полупроводниковых структур и приборов потоками проникающей и непроникающей радиации. Носителями энергии в этих процессах являются быстрые частицы (ионы, электроны, иногда нейтроны), а также кванты рентгеновского и оптического излучения. Технологические процессы радиационной обработки подразделяют на термические, сопровождающиеся вы-

264

делением большого количества теплоты, и нетермические, происходящие без заметного нагрева образца. Термические процессы реализуются прежде всего лазерным излучением и реже импульсными пучками электронов или некогерентным светом. Нетермические процессы инициируются воздействием ускоренных ионов и электронов или ?-излучением. Термическое воздействие состоит в совершении фазовых превра

страница 62
< 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
Игровые палатки Callida
сервис кондиционеров тошиба
курсы мастеров холодильного оборудов
ремонт холодильника Smeg SRA25XP

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
(27.03.2017)