Оглавление

1. ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ 4

И ИХ МОДЕЛИРОВАНИЕ 4

2.1. Диэлектрические плёнки в технологии ИМС 6

Si(OC₂H₅)₄  SiO₂ + 4C₂H₄ + 4H₂O. 7

C₆H₁₈OSi₂ + 12O₂  2SiO₂ + 9H₂O + 6CO₂. 7

Скорость окисления U_ox связана с потоком окислителя выражением 8

, 8

где N_ox – концентрация атомов кислорода в диоксиде кремния (N_ox = = 4.4·10²² см^–3). Для скорости окисления получаем следующее выражение: 8

2.4. Влияние технологических факторов на скорость термического окисления кремния 9

1. Влияние температуры и среды окисления на скорость термического окисления осуществляется через константы линейного и параболического окисления, которые являются функцией температуры окисления аррениусовского вида (рис. 2.2): 9

2.5. Перераспределение легирующих примесей 12

при термическом окислении кремния 12

в системе Si/SiO₂ 13

2.6. Уравнение диффузии при термическом окислении 14

Откуда имеем условие 14

2.7. Равновесная и неравновесная сегрегация примесей 15

2.8. Влияние термического окисления на скорость диффузии 16

2.9. Диффузия в неравновесных условиях 17

по собственным точечным дефектам 17

D_A = D_AV + D_AI. 17

3. ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ 18

3.1. Ионная имплантация в технологии ИМС 18

3.2. Распределение энергетических потерь и ионов по глубине 19

3.3. Каналирование ионов 21

3.4. Ионная имплантация через маску 22

3.6. Распределение концентрации при локальной ИИ 25

3.8. Радиационные дефекты и аморфизация 27

Как видно из рисунков, с увеличением массы иона критическая доза аморфизации уменьшается, а с увеличением температуры возрастает. При температурах имплантации свыше 600 С аморфизации не происходит, так как образующиеся РД отжигаются быстрее, чем накапливаются, моно-кристалличность мишени сохраняется. 28

3.9. Электрическая активация примеси 28

3.12. Качество имплантированных p–n-переходов и транзисторов 32

4.1. Эпитаксия в технологии ИМС 35

4.2. Эпитаксия кремния 36

SiН₄  Si + 2H₂. 37

4.4. Автолегирование 39

4.5. Распределение примесей при эпитаксии 40

4.6. Деформации и напряжения в эпитаксиальных слоях 41

Как видно из таблицы, примеси B и P сжимают решетку кремния, а примеси Al, Ga и Sb растягивают eё, примесь As почти не деформирует решетку кремния. При напряжениях, превышающих критические, упругая деформация переходит в пластическую, на границе эпитаксиальный слой–подложка происходит генерация дислокаций несоответствия. 43

4.7. Дефекты эпитаксиального слоя 43

Дислокации несоответствия возникают на границе эпитаксиальный слой–подложка при высоких относительных деформациях ( > 10^–4), когда напряжения несоответствия превышают критические (_кр  10⁹ дн/см² для Si при температуре 1000 C). Дислокации несоответствия могут прорастать в эпитаксиальный слой, ухудшая его качество, приводят к утечкам эпитаксиальных р–n-переходов и поэтому являются нежелательными. Для предотвращения дислокаций несоответствия принимают следующие меры: 43

Эпитаксиальные дефекты упаковки, двойники и трипирамиды являются специфичными для эпитак-сии кристаллографическими дефек-тами (рис. 4.12). Они возникают при нарушениях границы раздела эпитак-сиальный слой–подложка. Такими нарушениями являются: дефекты ме-ханической обработки подложки (риски, царапины), кристаллографи-ческие дефекты подложки (дислока-ции, преципитаты, микродефекты), остаточные органические или неорга-нические плёнки, адсорбированные слои, инородные частицы, пылинки и другие загрязнения. 43

Линии скольжения (рис. 4.13) образуются в эпитаксиальных структурах вследствие термонапряжений, возникающих при неравномерном нагревании–охлаждении. Величина термонапряжений определяется раз-ностью температур T между центральными и периферийными областями эпитаксиальной структуры, 44

 = ET, 44

Поликристаллический рост наблюдается при больших скоростях роста эпитаксиального слоя (U > U_max). Величина максимальной скорости эпитаксиального роста U_max является аррениусовской функцией температуры (рис. 4.14) с энергией активации, равной энергии самодиффузии (E_sd = 5 эВ). Причиной поликристаллического роста является уменьшение времени для поверхностной миграции, когда атомы кремния не успевают промигрировать к кристаллографически наиболее благоприятному месту на поверхности подложки и захватываются другими зародышами, число которых увеличивается с ростом пересыщения. 44

5. ДИФФУЗИЯ 45

5.1. Диффузия в технологии ИМС 45

5.4. Уравнение диффузии и его общие решения 49

В общем случае (при D ≠ const) одномерное уравнение диффузии имеет вид 49

5.5. Частные решения уравнения диффузии 50

5.6. Концентрационная зависимость коэффициента диффузии 52

Александров Олег Викторович