- •Содержание
- •Подготовка подложек
- •Преимущества кремниевой технологии. Требования к кремнию как материалу для микроэлектронной промышленности
- •Получение металлургического и электронного кремния
- •Структура и дефекты в монокристаллическом кремнии
- •Точечные дефекты (справка)
- •Линейные дефекты (справка)
- •Поверхностные дефекты (справка)
- •Объемные дефекты (справка)
- •Технология получения кремния методом зонной плавки
- •Оборудование для выращивания монокристаллического кремния
- •Технология процесса
- •Основы теории роста монокристаллов
- •Факторы, влияющие на дефекты в процессе роста
- •Геттерирование (справка)
- •Оценка качества кремния и параметров кристаллов
- •Окончательная обработка кремния
- •Эпитаксия
- •Причина появления и преимущества технологии изготовления эпитаксиальных пленок
- •Эпитаксия из газовой фазы. Идея метода, схема реактора.
- •Процессы массопереноса
- •Химическая кинетика
- •Механизмы наращивания эпитаксиальных пленок
- •Легирование и автолегирование при эпитаксии
- •Технологическое оборудование и техника безопасности
- •Выбор оптимальной технологии
- •Дефекты эпитаксиальных пленок
- •Преимущества метода молекулярно-лучевой эпитаксии
- •Описание процесса млэ
- •Предэпитаксиальная обработка подложки
- •Особенности легирования при млэ
- •Перспективы развития. Приборы, получаемые с использованием млэ
- •Технология "Кремний на изоляторе"
- •Оценка параметров эпитаксиальных структур
- •Осаждение окисных пленок
- •Осаждение диэлектрических пленок и поликристаллического кремния
- •Кинетика осаждения из газовой фазы
- •Оборудование
- •Основные реакции, необходимые для осаждения диэлектрических и поликремниевых пленок
- •Поликремний
- •Параметры процесса осаждения
- •Структура пленок
- •Легирование поликремния
- •Двуокись кремния
- •Нитрид кремния
- •Пиролитическое осаждение пленок
- •Сравнение различных методов осаждения пленок
- •Окисление
- •Использование SiO2 в производстве сбис
- •Механизм роста и кинетика окисления
- •Модель окисления кремния Дила-Гроува
- •Сопоставление теоретических и экспериментальных данных
- •Рост тонких окислов
- •Оборудование для термического окисления
- •Особенности роста окислов и влияние различных факторов
- •Свойства термических пленок SiO2
- •Плазмохимическое окисление кремния
- •Технология получения плазмохимических пленок.
- •Свойства плазменных окислов кремния.
- •Диффузия
- •Назначение и задачи диффузии
- •Модели и механизмы диффузии
- •Диффузия из бесконечного источника
- •Диффузия из ограниченного источника
- •Концентрационно-зависимые коэффициенты диффузии
- •Атомные механизмы диффузии
- •Факторы, влияющие на процесс диффузии
- •1) Температурная зависимость коэффициента диффузии.
- •2) Коэффициенты диффузии элементов b, p, As, Sb.
- •3) Влияние электрического поля.
- •Способы контроля диффузионного процесса
- •1. Метод вфх.
- •2. Метод дифференциальной проводимости.
- •3. Метод сопротивления растекания.
- •Ионная имплантация
- •Назначение и применение ионной имплантации
- •Геттерирование
- •Эффекты, используемые в технологии сбис
- •Оборудование
- •Фаза ионно-имплантированных ионов
- •Механизм проникновения ионов в подложку
- •Дефекты и способы их устранения Ионное каналирование
- •Отжиг легированных структур
- •Литография
- •Методы оптической литографии
- •Фоторезисты
- •Использование и проблемы оптической литографии
- •Общая характеристика электронно-лучевой литографии
- •Проекционная литография
- •Проекционные системы
- •Система с точной передачей размеров
- •Система с уменьшением изображения
- •Лучевые сканирующие системы
- •Эффекты близости при литографии
- •Общее описание рентгеновской литографии
- •Принципиальная схема установки для рентгеновской литографии
- •Резисты для рентгеновской литографии
- •Шаблоны для рентгеновской литографии
- •Травление
- •Введение
- •Субтрактивные и аддитивные методы переноса рисунка
- •Разрешение и профили краев элементов при субтрактивном переносе рисунка
- •Селективность и контроль размеров элементов
- •Общее описание методов плазменного травления
- •Ионно-плазменное и ионно-лучевое травление
- •Плазменное травление
- •Реактивное ионное и реактивное ионно-лучевое травление
- •Факторы, определяющие скорость и селективность травления
- •1. Энергия и угол падения ионов
- •2. Состав рабочего газа
- •3. Давление, плотность мощности и частота
- •4. Скорость потока
- •5. Температура
- •6. Загрузочный эффект
- •Контроль вытравливаемого профиля края элемента
- •1. Механизмы анизотропии реактивного травления
- •2. Другие факторы, влияющие на профиль края элемента
- •3. Определение момента окончания травления
- •Побочные эффекты
- •1. Осаждение полимеров
- •2. Радиационные повреждения
- •3. Примесные загрязнения
- •Металлизация
- •Назначение и требования к металлизации
- •Методы осаждения металлических пленок
- •Проблемы металлизации и способы их устранения
- •Химическое осаждение металлов из парогазовой смеси Идея метода
- •Преимущества метода
- •Недостаток метода
- •Металлизация с использованием источников резистивного нагрева Идея метода
- •Преимущества метода
- •Недостатки метода
- •Металлизация с использованием электронно-лучевого испарения Идея метода
- •Металлизация с использованием источников индукционного нагрева
- •Металлизация с использованием ионного распыления
- •Преимущества метода
- •Недостатки метода
- •Металлизация с использованием магнетронного источника Идея метода
- •Преимущества метода
- •Недостатки метода
- •Технологии изготовления сбис
- •Основы технологии производства n-моп сбис
- •Подложка.
- •1 Этап.
- •Локос процесс
- •Основы технологии производства кмоп сбис
- •Технология производства биполярных сбис
- •Интегрально-инжекционная логика
- •Методы сборки и герметизации
- •Соединение твердыми припоями (или эвтектикой)
- •Соединение кристалла полимерным клеем
- •Ультразвуковая сварка
- •Проволочное соединение
- •Автоматизированное соединение на ленточном носителе
- •Соединение методом перевернутого кристалла
- •Технология производства керамических корпусов
- •Технология производства прессованных пластмассовых корпусов
- •Очистка поверхности кристалла
- •Герметизация крышки корпуса
- •Герметизирующее покрытие поверхности кристалла
- •Защита от альфа-частиц
- •Проблемы герметизации
- •Методы контроля и диагностики
- •Общий обзор методов
- •Оптическая микроскопия в режиме интерференционного контраста (метод Номарски)
- •Просвечивающая электронная микроскопия
- •Электронография на просвет
- •Лазерное отражение
- •Рентгеновская дифракция
- •Обратное рассеяние Резерфорда
- •Электронная оже-cпектроскопия
- •Спектроскопия обратного Резерфордовского рассеяния
- •Растровая электронная микроскопия
- •Масс-спектроскопия вторичных ионов
- •Рентгеновский микроанализ
- •Рентгеновский флюоресцентный анализ (рфа)
- •Электронная спектроскопия с целью химического анализа
- •Нейтронно-активационный анализ
Основные реакции, необходимые для осаждения диэлектрических и поликремниевых пленок
Материал пленки |
Реагенты |
Температура осаждения, °C |
Двуокись кремния |
SiH4+ CO2+ H2 SiCl2H2+ N2O SiH4+ N2O SiH4+ NO Si(OC2H5)4 SiH4+ O2 |
850-950 850-950 750-850 650-750 650-750 400-450
|
Нитрид кремния |
SiH4 + NH3 SiCl2H2 + NH3 |
700 - 900 650 - 750 |
Плазмохимический нитрид кремния |
SiH4 + NH3 SiH4 + N2 |
250 - 350 250 - 350 |
Плазмохимическая двуокись кремния |
SiH4 + N2O |
200 - 350 |
Поликремний |
SiH4 |
600 - 650 |
Поликремний
Поликремний используется для различных целей:
в качестве затвора в МОП-приборах,
для формирования высокоомных резисторов,
в качестве диффузионных источников при создании мелких p-n переходов,
для формирования проводящих дорожек,
для обеспечения невыпрямляющих контактов к монокристаллическому кремнию.
Осаждаемый поликремний, как правило, не легирован. Примесь вводится обычно диффузией или ионной имплантацией. Примесь так же может вводится в процессе осаждения. При добавлении к поликремнию нескольких процентов кислорода он становится полуизолирующим материалом, что применяется в пассивации ИС.
Поликремний осаждается путем пиролиза силана при 600 - 650 °C в реакторах с пониженным давлением:
SiH4 Si + 2H2
Параметры процесса осаждения
Наиболее важными параметрами процесса осаждения поликремния являются:
Температура. Скорость осаждения быстро возрастает с ростом температуры. При повышении температуры более важную роль начинают играть химические процессы не на поверхности подложек, а в газовой фазе.
Давление. Давление газов в реакторе, работающем при пониженном давлении, можно варьировать путем изменения скорости газового потока при неизменной скорости откачки или путем изменения скорости откачки при постоянном расходе газовой смеси. Если входящий в реактор газ представляет собой смесь силана с азотом, то при постоянном расходе силана можно изменять расход азота или одновременно изменять расход обоих газов, сохраняя неизменным их соотношение в газовой смеси. Когда изменяется общий расход газовой смеси при неизменных скорости откачки и соотношении компонент газовой смеси, скорость осаждения линейно зависит от давления, но если меняется только скорость откачки или только расход азота, то скорость осаждения слабо зависит от давления.
Концентрация силана. Скорость осаждения поликремния обычно нелинейно зависит от концентрации силана. При высоких концентрациях силана фазообразование начинается уже в газовой фазе, поэтому существуют верхние пределы для концентрации силана в газовой фазе и скорости осаждения при заданных температуре и давлении в реакторе.
Концентрация легирующей примеси. Поликремний может быть легирован в процессе осаждения за счет добавления в реакционную смесь фосфина, арсина или диборана. Диборан вызывает сильное увеличение скорости осаждения, а добавление арсина или фосфина резко снижает скорость осаждения. При введении легирующих добавок, кроме того, уменьшается равномерность толщины осаждаемых пленок по поверхности подложки.