3.2. Схема установки ионной имплантации

С хема установки ионной имплантации представлена на рис. 4.1. Ионы примеси для имплантации создаются в источнике ионов 1 из напускаемого газа, паров или твердого источника легирующей примеси формированием электрического разряда. Из источника вытягиваются ионы потенциалом до 40 кэВ с помощью системы экстракции 2 и формируются в узкий пучок с помощью системы электрофокусировки 4. В масс-сепараторе 5 происходит выделение из пучка ионов заданной массы M и заряда z (M/z). Отсепарированные ионы проходят выходную щель 6 и подвергаются линейному ускорению до заданной энергии (до 200 кэВ) в ускорительной трубке 7, питаемой источником напряжения ИН. В системе фокусирования и сканирования 8 производятся оконча­тельная фокусировка и организация сканирования пучка ионов в вер­тикальном направлении. Далее ионы попадают в приемную ка-меру мишени 8, где на барабане 9 установлены полупроводниковые пласти-

Рис. 3.1. Схема установки ионной имплантации

ны. В установке поддерживается вакуум на уровне 1·10^3 Па в камере ис­точника и на уровне 1·10^5 в приемной камере.

3.3. Порядок выполнения работы

1. Получить инструктаж по технике безопасности от руководи­теля работы.

2. Ознакомиться с установкой ионной имплантации, её техни­ческим описанием и характеристиками.

3. Получить от руководителя задание на режим ионной имплантации контрольных пластин (тип примеси, энергия ионов, доза облу­чения, плотность тока пучка).

4. Подготовить контрольные пластины кремния для имплантации. Установить их с помощью пинцета в пазы барабана.

5. Закрыть камеру мишени.

6. Задать ускоряющее напряжение и плотность тока пучка.

7. Набрать необходимую дозу имплантации.

8. Осуществить выгрузку проимплантированных контрольных пластин.

9. Провести активационный отжиг контрольных пластин при температуре 1050 ºС в течение 15 мин в атмосфере азота.

10. Измерить сопротивление имплантированного слоя на одной из контрольных пластин в нескольких точках. Оценить ве­личину разброса слоевого сопротивления по пластине.

11. Рассчитать максимальную концентрацию примеси в со­ответствии с формулой (3.1), определить соответствующую ей под­вижность носителей заряда с помощью рис. 3.2 и рассчитать величину R_{s max} в соответствии с формулой (3.2).

12. Сравнить результаты расчета с экспериментальными значе­ниями слоевого сопротивления и сделать вывод о степени точности расчетных формул.

3.4. Отчет о работе

Отчет о работе должен содержать:

1. Краткие сведения о методе ионного легирования полупровод­ников и его особенностях.

2. Схему установки ионного легирования; её описание и техни­ческие характеристики.

3. Краткое описание методик измерения параметров ионно-легирован­ных слоев.

4. Результаты индивидуальных измерений сопротивлений ионно-леги-рованных слоев; оценка разброса сопротивлений по пластине.

5. Результаты индивидуальных расчетов сопротивлений ионно­-леги-рованных слоев.

6. Выводы по работе.

3.5. Контрольные вопросы

1. Укажите особенности ионного метода легирования полупроводников по сравнению с диффузионным методом.

2. Опишите принцип действия установки ионной имплантации и её тех­нические характеристики.

3. Опишите способы управления распределением легирующей примеси при ионном методе легирования.

4. Опишите явление каналирования ионов и борьба с ним.

5. Приведите параметры ионно-легированных слоев и методы их контроля.

Список рекомендуемой литературы

Королёв М. А., Крупкина Т. Ю., Ревелева М. А. Технология, конструкции и методы моделирования кремниевых интегральных схем. М.: Бином, 2009. С. 127154.

Технология СБИС / под ред С. Зи. М.: Мир, 1986. Кн. 2. Гл. 6. С. 292353.

Готра З. Ю. Технология микроэлектронных устройств: справочник. М.: Радио и связь, 1991. С. 231 – 261.

Лабораторная работа 4

ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК

Цель работы: изучение технологии получения диэлектрических пленок на поверхности полупроводниковых пластин методом плазмохимического осаждения и исследование их параметров.

4.1. Общие сведения

В кремниевой планарной технологии имеется необходимость в осаждении низкотемпературных (t < 400 ºC) диэлектрических пленок, способных выполнять функции межслойной изоляции в ИМС с многоу­ровневой разводкой, и защитного покрытия сформированных чипов с алюминиевой металлизацией, неспособной выдерживать более высокие температуры. Технология осаждения этих низкотемпературных диэ­лектрических пленок должна обеспечивать воспроизводимое получение толщин пленок в диапазоне 0,5... 2 мкм при достаточно высоком их качестве. Они должны удовлетворять таким требованиям, как высокая однородность по толщине (не хуже 10 %), низкие дефектность и пористость (не более 20 пор/см²), достаточно высокая электрическая прочность (не менее 400 В/мкм). Всем этим требованиям удовлетво­ряют пленки диоксида кремния, полученные методом плазмохимическо­го осаждения (табл. 4.1).

Химические процессы, протекающие в плазме, имеют своей осо­бен-ностью образование химически активных частиц в результате передачи молекулам реагентов части энергии электронов и ионов плазмы. В результате образуются ионы, свободные радикалы, метастабильные и возбужденные частицы, которые участвуют в последующих реакциях, проявляя повышенную химическую активность. Наличие химически активных частиц существенно снижает температуру плазмохимических реакций по сравнению с обычными, а также приводит к появлению новых реакций.

Таблица 4.1