химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

иальной рекристаллизации, совершающейся в глубь слоя вплоть до границы Si — А1203, что позволяет заметно улучшить кристаллическое совершенство пограничного слоя кремния.

Управление номиналом и TKR резисторов. Точность задания номинала полупроводникового резистора определяется рядом трудноконтролируемых факторов: состоянием диффузанта, газо-

вым потоком, точностью поддержания температуры и расхода газа при разгонке, состоянием поверхности полупроводника и др. В результате даже использование метода ионной имплантации, обеспечивающего введение заданного количества примеси, не дает возможности добиться воспроизводимого задания номинала сопротивления с точностью выше чем +10%. Для задания номинала с высокой точностью используют метод двойной ионной имплантации. Вначале создают резистивный слой. Пластину кремния облучают ионами бора, например с энергией 40 кэВ и дозой 103 мкКл/см2, и отжигают ее при 800°С в течение 30 мин. Вслед за измерением фактически полученного номинала резистора производят дополнительную имплантацию ионов бора с той же энергией, но без отжига. Доза облучения определяется на основании предварительно полученных экспериментальных данных. Ионы бора, внедряясь в резистивный слой, образуют в нем кластеры дефектов, действующие как компенсирующие центры, в результате чего сопротивление слоя возрастает и номинал резистора достигает требуемого значения. Так как отжиг кластеров совершается при температурах свыше 200°С, а рабочие температуры не превышают 150°С, то резисторы обладают высокой стабильностью.

Изменяя дозы первичного и вторичного облучений, можно управлять не только номиналом сопротивления, но и значением TKR. -Если для диффузионных резисторов ТК#= (0,05+5) X Х10~3 К"1, а для полученных ионной имплантацией ТКЯ = = (0,02+2) · Ю-3 К~!, то для резисторов, полученных двойной ионной имплантацией, JKR= (0,01 + 1) · 10~3 К_!. Для диффузионных резисторов и резисторов, полученных традиционной имплантацией, рост сопротивления слоя сопровождается ростом TKR. Для резисторов с кластерами нарушений наблюдается обратная зависимость, обусловленная тем, что увеличение количества кластеров вызывает компенсацию носителей заряда. При повышении температуры возрастает рассеяние носителей заряда на тепловых колебаниях решетки, подвижность носителей заряда уменьшается и сопротивление слоя растет. Одновременно происходит освобождение носителей с глубоких ловушек, в результате чего сопротивление падает. Эти два конкурирующих процесса обусловливают низкие значения TKR для больших номиналов сопротивлений резистивных слоев с кластерами радиационных нарушений.

Изоляция элементов ИМС. Дефекты, образующиеся при имплантации, создают глубокие уровни в запрещенной зоне, что вызывает сдвиг уровня Ферми к середине зоны. В широкозонных материалах, какими являются многие полупроводниковые соединения, это приводит к появлению области с низкой проводимостью. Эти области используют для разделительной изоляции элементов интегральных микросхем. Полупроводниковые соединения облучают протонами или ионами инертных газов с высокими энергиями. В качестве защитной маски используют пленки фоторезиста толщиной около 5 мкм или тяжелых металлов с высокой тормозной способностью. Дозы облучения составляют 1014—1016 см~2. При

277

облучении арсенида галлия и его твердых растзоров протонам* 100 кэВ толщина изолирующего слоя составляет около 1 мкм.

Процесс геттерирования. Отжиг амсрфизированного с помощь ионной имплантации полупрозодника сопровождается геиерацие дислокаций, дислокационных петель и сеток, которые захзатыва ют быстродиффундирующие атомы железа, никеля, кобальта, золота, меди. Скорость геттерирования атомов нарушенным слоем зависит от типа примеси. Плотность осажденных атомов тем выше, чем выше растворимость и скорость диффузии примесных атомов, в кристалле. Эффективность геттерирования зависит от типа нона, и дозы облучения. Облучение кристалла с дозой, равной дозе аморфизации, оказызается недостаточным для хорошего геттерирования. Для геттерирования требуется определенное количество аморфизированного материала. Приближенной мерой такого" количества служит критическая плотность энергии, поглощенной решеткой вследствие ядерного торможения иона:

Ea=NaEa.

Значение Еп находят по формуле (10.11).

Сопоставляя значения Еа для различных ионов и энергий, можно предсказать эффективность этих ионов для создания геттери-рующего слоя. Наибольшей эффективностью обладают слои кремния, облученные большими дозами аргона. При температурах отжига свыше 1000°С эффективность геттерирования с их помощью не уступает эффективности геттерирования с помощью вводимого диффузией фосфора. При температурах ниже 1000°С повреждение кремния аргоном обеспечивает в четыре раза более эффективное геттерирование, чем диффузия фосфора. Повреждение ионами мышьяка оказывает слабое геттерирующее действие. При температурах до 1000°С эффективность геттерирования атомов золота слоями кремния, поврежденными различными ионами с дозой 1016 см~2, зависит от типа иона следующим образом: Аг+^0+> >P+>Si+>As+S=sB+.

Процесс геттерирования используют при эпитаксиальной наращивании для уменьшения образования дефектов упаковки, особенно в тех случаях, когда эпитаксиальный слой выращивают над скрытым сильнолегированным слоем коллектора. После образования скрытого слоя с помощью имплантации ионов мышьяка пластину кремния бомбардируют с обратной стороны ионами аргона · с энергией 100 кэВ и дозой свыше 2-Ю14 см^2, соответствующей дозе аморфизации кремния аргоном. Толщина эпитаксиального слоя при последующем его наращивании составляет 3 мкм. Уменьшение плотности дефектов упаковки, обусловленное удалением из скрытого слоя чужеродных атомов, позволяет изготовить транзисторы с толщиной базовой области 0,1 мкм, глубиной залегания эмиттерного перехода 0,2 мкм и предельной частотой /т = 6-т-7 ГГц.

Ускорение травления. После бомбардирозки кристалла ускоренными частицами образуется неупорядоченная структура, содержащая многочисленные оборванные связи, что способствует

278

Рис. 12.4. Ускоренное травление пленки Si02 при облучении ионами Н2+

увеличению скорости травленяя как в жидких химических трави-телях, так и при использовании плазмохимического или ионно-плазменного травления. На рис. 12.4 показана зависимость ускоренного тразления пленки Si02 толщиной 1,1 мкм, зыращенной термическим оксидированием кремния, от дозы облучения ионами 1 i с энергией 75 кэВ. Ускорение проявляется при дозах сзыше 10;5 см^2 и достигает насыщения при дозе 2-Ю16 см-2 на уровне / = ^облМшобл = 5. Для ионов Не+ насыщение происходит при дозе ~1015 см-2 при том' же f. Облучение электронами призодит к насыщению при 5-Ю18 см-2 на уровне f = 3-=-4. Ускоренное травление используют для создания рельефа в пленках Si02, S13N4 и на кремнии. Одним из примеров практического использования ускоренного травления пленок Si02 является создание пологого края в контактных окнах пленарных структур. При ступенчатой форме края окна пленка алюминия, применяемая для металлизации, утонынаетея на границе и может обрываться при термоциклирова-

нии. Имплантация в окна, ограниченные фоторезистом как маской, ионов Ar+, As+, В+ с энергиями до 200 кэВ позволяет при последующем травлении пленки во фреоновой плазме получить окно с пологим краем. Угол клина уменьшается до 30° и даже до 10° с ростом дозы облучения ионами As+ от 1012 до 1016 см~2 при толщине пленох Si02 и Si3N4 около 0,4 мкм.

Модификация свойств феррогранатов. Одним из новых типов интегральных микросхем являются СБИС ЗУ большой информационной емкости, основанные на феррогранатовых эпитаксиальных структурах, содержащих цилиндрические магнитные домены (ЦМД). Цилиндрические магнитные домены образуются в тонких слоях феррогранатов, в которых ось легкого намагничивания перпендикулярна поверхности. Направление собственного намагничивания ЦМД противоположно направлению намагниченности окружающего материала. Ионная имплантация феррогранатов с целью введения в них радиационных нарушений широко применяется для модификации магнитных свойств, например изменения поля разрушения (поля коллапса) ЦМД, для подавления твердых цилиндрических доменов (ТЦД), а также для создания ионно-имплантированных структур продвижения. Облучение феррогранатового слоя ускоренными ионами изменяет магнитную анизотропию кристалла. Повреждения, возникающие вследствие ионной имплантации, вызывают расширение кристаллической решетки. В направлении, параллельном поверхности слоя, расширению препятствуют окружающая область необлученного кристалла и нижележащий слой, поэтому в нарушенной области возникает сжимающее yen-

лие и поврежденный слой находится в фиксированном сжатом состоянии вдоль поверхности. Феррогранаты обладают свойством магнитострикции, поэтому сжимающие усилия изменяют магнитную анизотропию имплантированной части слоя. Радиационные нарушения всегда переводят материал в состояние бокового сжатия, и для материала с отрицательным коэффициентом магнитострикции, выращенного с одноосевой анизотропией, ось легкого намагничивания меняет свое направление с перпендикулярного поверхности на параллельное ей.

В результате облучения по всей поверхности пластины ЦМД оказываются закрытыми пленарным магнитным слоем. Этот слой обеспечивает магнитную поддержку доменов и не влияет на коэр-цитивность и подвижность лежащих под ним ЦМД. Магнитный поток от ЦМД замыкается через слой планарной намагниченности с материалом, окружающим цилиндрические домены. Это стабилизирует ЦМД и вызывает возрастание поля коллапса. Возрастание энергии внедряемых частиц приводит к взаимно противоположному воздействию двух факторов. Уменьшается высота ЦМД, что влечет за собой пропорциональное уменьшение поля коллапса. Увеличивается толщина нарушенного слоя, что ведет к возрастанию магнитного потока доменов, замыкающегося в планарном слое, стабилизирует ЦМД и увеличивает поле коллапса. Последний фактор преобладает при более низких энергиях, первый — при более высоких. В соответствии с этим п

страница 66
< 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
курсы бухгалтерского учета для бюджетных организаций
снт лесные поляны на новой риге
Viadrus Hercules U22C 3
купить журнальные и кофейные столы в икеи г.краснодара

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
(03.12.2016)