11 Основные технологические процессы первичной обработки полупроводниковых структур(301)

Основным материалом для изготовления интегральных схем служит кремний — полу­проводниковый материал серого цвета, один из наиболее распространенных в природе химических элементов.

Кремний, как материал микроэлектроники, на сегодняшний день является основным и в обозримом будущем не будет вытеснен по следующим причинам:

-уникальное сочетание ширины запрещенной зоны и других электронных свойств;

-стабильность и диэлектрические свойства окисла;

-технологичность в различных физико-химических процессах;

-большие природные запасы.

Первым этапом в изготовлении кремниевой пластины является очистка сырого кремния от примесей.

Обычно используется зонная плавка — метод перекристаллизации материалов посредст­вом создания в образце небольшого расплавленного участка— зоны ее перемещения по всему образцу. В установках зонной очистки широко применяется индукционный нагрев материала то­ками высокой частоты. В процессе плавки либо образец, либо нагреватель перемещаются зонная очистка позволяет получить чистые материалы содержанием примесей.

На втором этапе производится выращивание монокристалла кремния.

Спитак выращивается на основе монокристалла-— затравки, помешенной на торце дер­жателя. Кристалл-затравка помещается в расплав кремния и медленно вращаясь переме­щается вверх.

Расплавление и последующее охлаждение расплава кремния стимулирует рост монокри­сталла в соответствии со структурой затравки кристалла.

Следующим этапом технологического процесса является разрезание слитка. С помощью алиазных дисков, вращающихся с большими скоростями, слиток расчленяется на отдель­ные пластины

На следующем этапе механической обработки пластины полируют пастами различных классов.

именно с этим также удаляется нарушенный слой, оставшийся после механической обработки.

Монокристаллический кремний легируется и, соответственно, может быть электронного или дырочного типов проводимости.

В зависимости от легирующей примеси, каковой может быть алюминий, бор, сурьма, мышьяк, фосфор или золото, различают различные типы кремниевых пластин.

Для восстановления разрушенного в процессе механической обработки приповерхностно­го слоя на пластине кремния выращивают тонкий (~ 10 мкм) эпитаксиальный слой.

12 Процессы литографии (304)

Группа технологических процессов, предназначенная для формирования топологических параметров транзисторных структур, объединена понятием литография.

Литографические процессы формируют заданный рельеф (рисунок) в слое полупровод­ника , диэлектрика или металла с целью изготовления интегральных схем или других электронных приборов. Литографические процессы включают в себя следующие этапы:

3. нанесение фоточувствнтельной полимерной пленки на кремниевую пластину;

4. сушка и последующее экспонирование пластины через соответствующий фото­шаблон;

5. проявление изображения путем травления незащищенных полимерной пленкой облас­тей со сформированным изображением.

Основной характеристикой литографического процесса является разрешающая способ­ность, другими словами, способность раздельно воспроизводить отдельные элемент топологии. Разрешающая способность определяется длиной волны воздействующего из­ лучения и параметрами резиста. Теоретический предел разрешающей способности, со­гласно критерию Релея, определяется величиной, пропорциональной полоняне длины волны экспонирующего излучения.

В зависимости от вида воздействующего излучения различают оптическую или фотоли­тографию, электро иол ито граф ию, рентгено литографию, ионно-лучевую литографию, лазерную литографию. Приведем краткую их характеристику.

13 процессы эпитаксии(316)

Эпитаксия (от греческого epi — на, над и taxis — расположение) представляет собой процесс наращивания монокристаллических слоев вещества на подложку (кристалл), при котором кристаллографическая ориентация наращиваемого слоя повторяет кристалло­графическую ориентацию подложки.

Различают гетероэпитаксию и гомоэпитаксию.

Процесс еомоэпитаксич или автоэпитаксии позволяет получать наращиваемые слои с составом, аналогичным подложке или отличающимся только от нее примесными свой­ствами.

Процесс гетероэпитаксии позволяет получать слои с различными относительно подлож­ки свойствами как по химическому составу, так и по кристаллической структуре.

Эпитаксиальное наращивание возможно из любой фазы вещества: газовой — газофазная эпитаксия (ГФЭ); жидкой — жидкофазная эпитаксия (ЖФЭ) и твердой — твердофазная эпитаксия (ТФЭ).