Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ»

Филиал кафедры электронной техники и технологий на НПО

« Интеграл»

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗДЕЛИЙ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ

Допущено Министерством образования Республики Беларусь в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений по специальностям «Проектирование и производство радиоэлектронных средств», «Электронно-оптические системы

и технологии»

Минск «Амалфея» 2010

УДК 621.382.049.77(075.8)

ББК 32.844.1я73 Т38

Авторы: Л .П. Ануфриев. СВ. Бордусов, Л. И. Гурский,

А.П. Достанко, А.Ф. Керенцев, Н.С. Ковальчук, А. О. Коробко, В.Л. Ланин, А.А. Осипов, Л.Я. Порт-нов, И.И. Рубцевич, Я.А. Соловьев, В.А. Солодуха, В.В. Становский

Под общ. редакцией академика НАН Беларуси А.П. Достанко и члена-корреспондента НАН Беларуси Л.И. Гурского

Рецензенты: д-р техн. наук, профессор, чл.-кор. НАН Беларуси Ф.П. Коршунов;

кафедра микро- и нанотехники БНТУ (зав. кафед­рой чл.-кор. НАН Беларуси, д-р техн. наук, проф. Ю.М. Плескачевский)

Технология изделий интегральной электроники : учеб. Т 38 пособие для студентов специальностей «Проектирование и производство РЭС», «Электронно-оптические системы и тех­нологии» / Л.П. Ануфриев [и др.]; под общ. ред. А.П. До­станко и Л.И. Гурского. — Минск : Амалфея, 2010. -536 с: ил.

ISBN 978-985-441-878-0.

Учебное пособие включает базовые технологические процессы и оборудование для производства изделий интегральной электро­ники. Предназначено для закрепления и углубления теоретичес­ких знаний, ознакомления с современными технологическими процессами и автоматизированным технологическим оборудова­нием для изготовления изделий интегральной электроники.

Для студентов специальностей «Проектирование и производ­ство РЭС», «Электронно-оптические системы и технологии».

УДК 621.382.049.77(076.8) ББК 32.844.1я73

ISBN 978-985-441-878-0 © Оформление. ООО «Амалфея». 2010

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 9

Глава 1. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И ТЕХНОЛО- ГИЧЕСКИЕ МАРШРУТЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУПРОВОД- НИКОВЫХ ПРИБОРОВ И ИЗДЕЛИЙ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ . 15

1. Основные материалы изделий интегральной электроники 15

2. Фазовые диаграммы и твёрдые растворы 18

1. Функции состояний..... 18

2. Однофазовая диаграмма состояния (диаграмма равновесия, фазовая диаграмма) 20

3. Фазовые переходы 21

4. Типы диаграмм состояния двойных системы 25

3. Основные двойные диаграммы состояния широко используемых материалов в изделиях интегральной электроники 38

4. Твердая растворимость .....43

5. Диаграммы состояния тройных систем 46

6. Основные понятия и определения 50

7. Основные типы структур интегральных микросхем 61

8. Процесс изготовления биполярных ИМС 77

9. Процесс изготовления КМОП ИМС 85

10. Технологический маршрут изготовления мощных диодов Шоттки 91

11. Технологический маршрут изготовления мощных MOSFET-транзисторов 95

12. Технологический маршрут изготовления мощных тиристоров — 98

Глава 2. Полупроводниковые подложки, особенности подготовки их поверхности, разновидности загрязнений

2.1. Основные характеристики полупроводниковых подложек

104 104

2. Физико-химические особенности подготовки гладких поверхностей подложек 108

3. Разновидности загрязнений и их влияние на технологические характеристики полупроводниковых подложек, источники и механизмы загрязнения

поверхности подложек 116

2.4. Процессы удаления загрязнений с поверхности твердых тел 119

5. Чистые производственные помещения 124

6. Контроль дефектности технологического процесса 129

Глава 3. ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТИ ПОЛУПРОВОД- НИКОВЫХ ПЛАСТИН В ЖИДКИХ СРЕДАХ 133

1. Классификация типов обработки поверхности 133

2. Кинетика процесса химического травления 134

3. Механизмы травления полупроводников 138

4. Особенности жидкостного травления полупроводников й полупроводниковых соединений ... 140

5. Особенности жидкостного травления функциональных слоев 144

6. Электрохимическая обработка поверхности .147

7. Парогазовое травление 149

Глава 4. ИОННО-ПЛАЗМЕННЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛУПРОВОД- НИКОВЫХ ПЛАСТИН 151

1. Классификация процессов ионно-плазменного травления 151

2. Механизмы процессов ионно-плазменного травления 154

3. Методы плазменного травления 157

4. Факторы, определяющие технологические параметры процесса плазменного травления 161

Глава 5. ЭПИТАКСИАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТЕХНОЛО- ГИИ ПРОИЗВОДСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ 164

1. Эпитаксиальные процессы 164

2. Кинетика и механизмы процессов эпитаксии 167

3. Автоэпитаксия кремния ...170

4. Гетероэпитаксия кремния . 177

5. Эпитаксия соединений типа A^mB^v и твердых растворов на их основе 179

6. Дефекты эпитаксиальных слоев 188

Глава 6. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЛОИ И МЕТОДЫ

ИХ НАНЕСЕНИЯ 191

6.1. Стабилизация и защита поверхности ИМС

и полупроводниковых приборов 191

2. Процессы окисления и свойства диэлектрических слоев 193

3. Формирование тонких слоев методом химического осаждения из газовой фазы 200

4. Формирование тонких слоев низкотемпературным плазмохимическим осаждением из газовой фазы ....... 205

5. Атомно-слоевое осаждение (ALD) ...210

6. Пленки, получаемые центрифугированием из раство­ров кремнийорганических соединений (НЦР-пленки) . .212

Глава 7. МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ

МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛЕНОК . ...... ... 216

1. Термическое испарение материалов в вакууме ...... .217

2. Краткая характеристика испарителей .................. 223

3. Индукционные испарители. ...............................232

4. Электронно-лучевое испарение 236

5. Метод ионного распыления 237

6. Катодное распыление 241

7. Магнетронное распыление...................... 244

8. Лазерно-плазменное распыление —248

9. Вакуумное оборудование для формирования

пленок 250

7.9.1. Термическое испарение материала ................250

7.9.2. Формирование пленок электронно-лучевым методом 253 7.9.3. Установка УВНРЭ-Э60 (прототип УВН-Z400 фирмы Leybold Heraeus) .........257

7.9.4. Формирование металлических пленок

магнетронным распылением 259

7.10. Установка лазерного распыления 262