
- •Мета фотолітографії. Схема її технологічного процесу.
- •Практичнi способи проведення дифузiї: дифузія з використанням рідинних джерел домішки.
- •Рентгенопроменева літографія.
- •Методи вивчення характеристик дифузiйних шарiв.
- •Методи нанесення фоторезистів.
- •Фiзичнi основи процесу термiчної дифузiї
- •Суміщення та експонування
- •Автоепiтаксiя кремнiю хлоридним та силановим методами.
- •Проекційна електронолітографія.
- •Загальна характеристика iонної імплантації
- •Фiзичнi основи процесу іонної імплантації.
- •Іонна літографія.
- •Фоторезисти. Означення, порівняльна характеристика негативних та позитивних фоторезистів.
- •Фоторезисти. Означення, порівняльна характеристика негативних та позитивних фоторезистів.
- •Практичнi методи проведення iонної iмплантацiї
- •Молекулярно-променева епiтаксiя.
-
Автоепiтаксiя кремнiю хлоридним та силановим методами.
В настоящее время большинство микросхем создается на базе автоэпитаксиальных слоев кремния или эпитаксиальных слоев кремния на сапфире.
Наиболее распространены процессы в газовой фазе (хорошая управляемость, воспроизводимость, однородность, большие площади). Концентрация примесей может быть изменена в широких пределах. Недостаток - наблюдаемое перераспределение примесей на границе слой – подложка. Устраняется формированием активной зоны прибора в объеме эпитаксиального слоя.
Промышленными методами получения автоэпитаксиальных слоев кремния являются хлоридный и силановый.
В
основе хлоридного метода процесса лежит
восстановление тетрахлорида кремния
водородом: SiCl4+2H2Si+4HCl
– реакция многостадийная.
Процесс проводят в горизонтальных или (чаще) в вертикальных реакторах в проточной системе при термостатировании. Парогазовая смесь образуется при пропускании Н2 через испаритель с SiCl4. Максимальный выход Si имеет место при Т=1479К и мольном соотношении Н2 к SiCl4 как 200:1.
Скорость роста зависит от ориентации подложек (минимальная для грани [111]) и несколько больше для [110].
Для легирования бором и фосфором применяют BBr3 (BCl3), PCl4. Их упругость пара близка к упругости SiCl4, а для высокоомных слоев используют SbCl3.
Надежными способами получения легированных слоев является газоразрядный или электроискровой. На Pt – электроды помещают GaP, GaAs, GaSb, LaB6. Далее возбуждают электроискровый разряд. Соединения различаются и в атмосфере Н2 образуются РН3, AsH3(стибин), B2H6(диборан). Ga – уносится газовым потоком. Иногда используют специальные стандартные смеси этих газов с концентрацией от 0,01 до 5 % при 100 ат.
Хлоридный метод не позволяет получать высокоомные слои вследствие загрязнения слоя летучими примесями.
Получение эпитаксического слоя Si.
Силановый метод получения эпитаксиальных слоев кремния основан на пиролизе моносилана. Приобретает ведущую роль. Позволяет получать высокоомные однородные слои Si.
В
его основе реакция разложения силана:
SiH4(г)Si(тв)+
2H2(г) Т≈1000°С.
Так как в этом методе температура ниже, чем в хлоридном, то уменьшается диффузия примесей.
Реактор для эпитаксиального роста обычно совмещают с установкой синтеза моносилана. Его получают двумя путями: по реакции
SiCl4 +
LiAlH4
(гидрид)SiH4 +
LiCl + AlCl3
или
MgSi + 2H2 → SiH4 + 2MgO.
SiH4 – безцветный газ, самовоспламеняющийся при контакте с воздухом. При добавлении 5% Н2или Ar теряется способность к самовоспламенению. Ткип=161К, Тзатв=88,3К, Ркрит=48,3 атм. Хранят в баллонах при 60 атм. Оптимальная концентрация SiH4 в реакторе 0,04 об %. Оптимальная температура процесса 1050÷1100°С. Скорость роста пленки в этих условиях ~ 0,8 мкм/мин, концентрация до 10-4 об. % (PH3, AsH3, B2H6).
При утворенні епітаксійних шарів відбувається інтенсивне впровадження домішки, яка є в підкладці, - в епітаксійний шар. Це особливо помітно при нарощуванні високоомних шарів на сильноліговані підкладки. Прикладом можуть слугувати біполярні мікросхеми, в яких епітаксійний шар n- типу нарощується на сильнолігований «скритий» n+- шар.
При автолегуванні впровадження домішки з підкладки обумовлено травленням підкладки ( при реакції з хлористим воднем ). В результаті такого травлення утворюються не тільки хлориди кремнію, але й хлориди домішок.
На рис.2 показано розподіл домішки в епітаксійному шарі, вирощеному на підкладці n+ - типу.
Рисунок
2 - Розподіл домішки в епітаксійному
шарі товщиною ,
вирощеному на підкладці
-
типу.
Хлориновий ( хлоридний ) метод обмежує одержання тонких епітаксійних шарів. Для вирішення цієї задачі використовується силановий метод, в основі якого лежить реакція піролітичного розкладання моносилану:
При
силановому методі використовують
установки, аналогічні тим, що застосовуються
при хлоридному методі. Реакція
піролітичного розкладу починається
при температурі .
Ріст якісних шарів проходить при
температурі біля
.
Переваги силанового методу: більш низька
температура процесу. Крім того, при
силановому методі не утворюється ніяких
галогенідів, здатних травити підкладку
і, тим самим, переносити домішку через
газову фазу в зростаючий епітаксійний
шар.
В6