химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

составляет несколько киловатт, диаметр луча до 80 мм. Импульсный отжиг некогерентным светом применяют для активации внедренных ионов примеси, устранения перераспределения примеси, отжига радиационных дефектов и сохранения совершенства структуры диэлектрических пленок.

Лазерное легирование. Лазерное легирование заключается в нанесении на поверхность кремния тонкой пленки легирующего элемента и облучения ее импульсным лазерным пучком. Таким способом формируют мелкие р-я-переходы на кремнии и омические переходы на GaAs. Эффект легирования обусловлен плавлением металлической пленки и тонкого приповерхностного слоя полупроводника. Плотность поверхностной энергии составляет 1— 10 Дж/см2, причем ее основная доля поглощается пленкой металла, который плавится за время 1—10 не, меньшее длительности импульса. Плавление поверхности кремния происходит вследствие передачи теплоты за счет теплопроводности от расплавленной пленки и частично за счет непосредственного поглощения части энергии лазерного импульса. С ростом энергии импульса количество атомов легирующей примеси в слое кремния возрастает, достигает максимума, а затем уменьшается. Это обусловлено быстрым испарением примеси при высоких энергиях. Легирование происходит за счет диффузии примеси в жидкой фазе полупроводника. Последующая мгновенная кристаллизация слоя ведет к образованию метастабильного пересыщенного твердого раствора, концентрация примеси в котором нередко на 1—2 порядка выше предела растворимости. Толщина легирующих пленок металла составляет обычно 2—50 нм. Оптимальное значение плотности энергии рубинового лазера составляет 1,1—2 Дж/см2 при длительности импульса 20 не. Равномерно освещается участок с диаметром 1 см, облучение — однократное. Для обработки большей площади производят смещение луча на расстояние его радиуса. После облучения остатки пленки удаляют с помощью травления. Легирующая примесь проникает в расплав на глубину порядка 0,3—0,35 мкм и распределяется там по кривой с максимумом на глубине 20— 30 нм. С увеличением толщины пленок возрастают потери на испарение. Потери легирующего материала наибольшие для элементов, обладающих низкой растворимостью и малым коэффициентом

284

Элемент Растворимость, см-3 равновесная лазерное легирование

Sb 6-Ю19 1 -1021

Ga 5-Ю1'3 9-Ю20

In 6-Ю17 1,5-1020

Bi 8-Ю17 3-1020

распределения. Для Bi и In в кремнии они достигают 90?/?· В табл. 12.2 сопоставлены предельные растворимости ряда элементов в кремнии и концентрации примеси в замещенном состоянии после лазерного легирования.

Нагрев до высоких температур слоев, легированных лазерным облучением, ведет к снижению концентрации до равновесных значений- ? Таблица 12.2

Лазерное разрушение материалов. При достаточной удельной поверхностной мощности на поверхности вещества появляется линзообразная лунка расплава. Если увеличить плотность мощности, сфокусировав пучок более остро, то над центром лунки возникнет локальная область повышенного давления пара. В равновесном состоянии между давлением пара и гидростатическим давлением в расплаве на поверхности лунки образуется углубление. Рабочее пятно пучка смещается вниз на дно углубления, которое претерпевает соответствующее изменение. При дальнейшем увеличении мощности давление пара растет и образуется паровой капилляр со стенкой из расплава и углублением из паров. При некотором экстремальном значении мощности давление пара и скорость испарения возрастают настолько, что весь расплав потоком паров выбрасывается из капилляра, образуя узкий и глубокий канал. Это явление лежит в основе лазерной обработки для изготовления отверстий в керамических, стеклянных или полупроводниковых подложках, а также в ферри-товых пластинах для запоминающих устройств. Обработка в режимах с образованием неглубоких лунок расплава применяется для подгонки номиналов резисторов и конденсаторов в тонкопленочных и толстопленочных ИМС. Излишки материала резистивного слоя испаряются, и номинал возрастает. Испарение части обкладок конденсатора ведет к уменьшению емкости. Аналогично производят ретуширование фотошаблонов, выжигая дефектные участки остро-сфокусированным лазерным пучком. Для присоединения выводов в дискретных приборах и микросхемах используют импульсную лазерную микросварку. Неразрушающая обработка лазерным пучком используется для подгонки номиналов металлокерамических резисторов в сторону уменьшения. Нагрев изменяет кристаллическую структуру пленки резистора, что способствует уменьшению его сопротивления.

§ 12.6. Методы контроля радиационных нарушений

Резерфордовское обратное рассеяние (POP). Концентрацию дефектов и их распределение по глубине определяют по энергетическому спектру обратнорассеянных легких частиц высоких энергии,

285

если падающий пучок хорошо коллимирован. Час гиды, движущие-, ся в каналах, не могут подойти к атомам решетки ближе чем на радиус экранирования, равный 0,01—0,02 нм. Поэтому столкновения с малыми прицельными параметрами, меньшими радиуса экранирования, приводящие к обратному рассеянию — отражению частиц в направлении, противоположном первоначальной скорости их движения, — для частиц, движущихся в каналах, невозможны. Если атом кристалла смещен из своего атомного ряда на расстояние, большее 0,02 нм, то столкновения с малыми прицельными параметрами становятся возможными и частицы могут быть рассеяны из каналов в обратном направлении. Разупорядочеиие решетки оценивают, сравнивая выход обратнорассеянных частиц от неповрежденного образца и образца, содержащего радиационные нарушения.

В качестве пучков-анализаторов используют протоны и ноны Не+ с энергиями 1—2 МэВ, глубоко проникающие в кристаллы. Пучки ориентируют в направлении каналирования с точностью до 0,1°. Под углом 10—40° от направления падения пучка на поверхность образца устанавливают детектор, который может регистрировать обратнорассеянные ионы с определенной энергией. Ионы гелия с начальной энергией 1 МэВ, однократно отраженные от поверхности кремния под углом 30° к направлению первичного ионного пучка, могут иметь максимальную энергию 0,59 МэВ. Если ионы попали в канал, то по мере продвижения в канале их энергия уменьшается под действием электронного торможения, поэтому ионы, рассеянные на тот же угол 30°, в глубине кристалла будут иметь энергию менее 0,59 МэВ.

Фиксируя количество отраженных частиц с определенной энергией, вычисляют разупорядоченность решетки, а сопоставляя значение разупорядоченности с глубиной, на которой происходит обратное рассеяние ионов, получают пространственное распределение радиационных нарушений.

Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР). Для исследования электронного состояния дефектов кристаллов используют метод ЭПР.

Содержащий радиационные дефекты образец помещают в резонатор, соединенный с СВЧ-генератором, где происходит поглощение колебаний. Поглощение определяется по изменению добротности резонатора, которое измеряют детектирующим устройством, расположенным на выходе резонатора. К образцу прикладывают магнитное поле, в результате чего возникает дополнительное поглощение, зависящее от электронного состояния дефектов. Если дефекты имеют электронные связи, включающие два электрона с антипараллельными спинами, подобные ковалент-нон связи в идеальной решетке кремния, то такая связь не парамагнитна и дополнительное поглощение отсутствует. Если у центра оказывается один несвязанный электрон, то его энергия будет зависеть от ориентации спина в магнитном поле с напряженностью Н. Уровень энергии электрона расщепляется на два подуровня, разде-

286

ленные промежутком

\E=g$H,

где g —фактор спектроскопического расщепления; ? —магнетон Бора.

При возбуждении в резонаторе СВЧ-колебаннй условием поглощения или излучения энергии будет равенство

на основании которого определяют g-фактор. Сигнал ЭПР для аморфного кремния состоит из симметричной изотропной линии с g=2,006. Появление такого сигнала соответствует концентрации спинов 2-Ю20 см-3. Нелегированный кристалл кремния не парамагнитен. Различные типы дефектов, обладающие неспаренным спином, дают сигнал ЭПР, который хорошо идентифицируется. Сочетая измерение спектра ЭПР с послойным удалением материала, устанавливают профили распределения концентрации дефектов по глубине образца.

Глава 13

ЗАЩИТА ПОВЕРХНОСТИ р-гс-ПЕРЕХОДОВ

§ 13.1. Влияние состояния поверхности р-я-перехода на электрические параметры прибора

Поверхностью р-л-перехода принято считать ту его часть, которая

выходит на поверхность полупроводникового кристалла или полупроводниковой пластины (подложки). Состояние поверхности полупроводникового материала, на которую имеет выход р-п-переход (степень ее совершенства, чистота обработки и .качественная защита от внешней среды), оказывает более сильное влияние на электрические параметры приборов, чем физические свойства объема полупроводника, в котором расположена остальная часть р-п-перехода. Если ?-?-переход внутри полупроводникового кристалла надежно защищен от внешних воздействий, то его часть, выходящая на поверхность кристалла, не может без дополнительной защиты противостоять влиянию этих воздействий.

Кроме того, структура поверхности полупроводникового материала имеет иную, качественно отличающуюся картину энергетических зон по сравнению с известной картиной энергетических зон бесконечно протяженного кристалла. Структура поверхности состоит из атомов с частично оборванными связями. Так как каждому атому не хватает «напарников» для ковалентной связи, то эти связи остаются ненасыщенными, что эквивалентно энергетическим состояниям, при которых уровни лежат внутри запрещенной зоны. Так как атомы стремятся насытить свои связи путем захвата электронов, то образующиеся уровни являются акцепторными

287

независимо от типа электропроводности объема полупроводнико- ¦-вого материала.

Вместе с рассмотренными уровнями в полупроводниковом материале могут образовываться дополнительные поверхностные состояния в результате адсорбции атомов чужеродных веществ в виде газов и жидкостей.

страница 68
< 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
Выгодные предложения в KNS: хороший ноутбук до 20000 рублей - в кредит не выходя из дома в 240 городах России.
стойки для цветов от пола до потолка
Компания Ренессанс проектирование лестниц - всегда надежно, оперативно и качественно!
концерт фотия в ярославле купить билеты

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
(23.04.2017)