Оглавление

1. Классификация процессов микротехнологии 10

1. Процессы формирования слоёв 10

2. Процессы травления 11

3. Литографические процессы 11

4. Процессы легирования 11

5. Процессы соединения и сборки 11

6. Процессы микрообработки 11

7. Процессы модификации поверхности 12

2. Чистота и микроклимат производственных помещений. 12

1. Чистота производственных помещений 12

2. Микроклимат производственных помещений 12

3. Оборудование для контроля чистоты и микроклимата 12

4. Значение чистоты и микроклимата 12

3. Классы чистоты материалов и веществ. Примеры. 13

1. Классы чистоты воздуха (ISO 14644) 13

2. Классы чистоты материалов 14

3. Классы чистоты материалов и веществ 14

Примеры материалов по классу чистоты 14

4. Способы очистки поверхности пластин в микроэлектронном производстве. 15

1. Мокрая химическая очистка 15

2. Сухая очистка 15

3. Ультразвуковая очистка 16

4. Очистка растворителями 16

5. Механическая очистка 16

6. Комбинированные методы 16

Промывочные жидкости и сушка 16

Ключевые факторы для выбора метода 16

5. Базовые операции планарной технологии. 16

1. Подготовка подложек 16

2. Формирование тонких плёнок 17

3. Литография 17

4. Удаление вещества 17

5. Легирование 17

6. Формирование контактов 18

7. Пассивация 18

8. Соединение и сборка 18

Пример последовательности операций 18

6. Базовые операции изопланарной технологии. 18

1. Подготовка подложки 19

2. Формирование изолирующих слоёв 19

3. Фотолитография 19

4. Ионная имплантация или диффузия 19

5. Травление 19

6. Отжиг 19

7. Формирование межсоединений 19

8. Создание изолирующих слоёв между уровнями 19

9. Пассивация 19

10. Контроль качества и тестирование 20

7. Технология «кремний на изоляторе». 20

Структура SOI 21

Преимущества технологии SOI 21

Методы получения структуры SOI 21

Применение технологии SOI 21

Недостатки технологии SOI 22

Итог 22

8. Уровни вакуума. Способы получения вакуума. 22

Уровни вакуума 22

Способы получения вакуума 23

Факторы, влияющие на создание вакуума 24

Применение вакуума 24

9. Приборы для измерения уровня вакуума. 24

Классификация вакуумметров по принципу действия 24

Выбор вакуумметра в зависимости от диапазона давления 25

Особенности измерения вакуума 26

Применение вакуумметров 26

10. Форвакуумные насосы. 27

Принцип работы форвакуумных насосов 27

Основные типы форвакуумных насосов 27

Комбинированные системы 29

Применение форвакуумных насосов 29

Преимущества форвакуумных насосов 29

Недостатки форвакуумных насосов 29

11. Насосы для получения высокого и сверхвысокого вакуума. 30

Классификация насосов по принципу действия 30

Комбинированные вакуумные системы 32

Факторы выбора насоса 32

Применение насосов высокого и сверхвысокого вакуума 32

12. Термическое вакуумное нанесение. 33

Принцип термического вакуумного нанесения 33

Основные этапы процесса 34

Методы нагрева при термическом нанесении 34

Преимущества термического вакуумного нанесения 34

Недостатки метода 34

Применение термического вакуумного нанесения 35

Контроль качества покрытий 35

13. Методы осаждения вещества из газовой фазы. 37

Классификация методов осаждения из газовой фазы 37

Физические методы осаждения из газовой фазы (PVD) 37

Химические методы осаждения из газовой фазы (CVD) 38

Сравнение PVD и CVD методов 39

Применение методов осаждения 39

14. Газофазная эпитаксия кремния: пиролиз, восстановление водородом. 39

Принцип газофазной эпитаксии 39

Реакции пиролиза и восстановления 40

Преимущества и недостатки методов 40

Контроль процесса 40

Применение газофазной эпитаксии кремния 40

15. Газовая эпитаксия соединений А^III B^V. 41

Принцип работы газовой эпитаксии 41

Применение для соединений AIII–BV 41

Преимущества газовой эпитаксии: 41

16. Газофазное осаждение окислов и нитридов. 41

17. Молекулярно-лучевая эпитаксия. 43

Молекулярно-пучковая эпитаксия (МЛЭ), которую ещё называют молекулярно-пучковой эпитаксией (МПЭ), – усовершенствованная разновидность методики термического напыления в условиях сверхвысокого вакуума. Англоязычное название этой технологии: MBE – Molecular Beam Epitaxy. Принципиальная схема и структура: 43

43

43

Принцип работы молекулярно-лучевой эпитаксии 45

Преимущества молекулярно-лучевой эпитаксии 45

Недостатки молекулярно-лучевой эпитаксии 46

Применение молекулярно-лучевой эпитаксии 46

Типы молекулярно-лучевой эпитаксии 47

18. Магнетронное нанесение металлических слоёв. 47

19. Литографический процесс. Оценка качества и разрешения. 50

20. Литографический процесс. Негативный и позитивный резисты. 52

21. Фотошаблоны. Совмещение. 54

1. Фотошаблоны 54

2. Совмещение (Aligment) 54

Применение фотошаблонов и совмещения в микроэлектронике: 55

Заключение 55

22. Последовательность операций стандартного фотолитографического процесса. 55

1. Подготовка подложки 56

2. Нанесение фоторезиста 56

3. Экспонирование 56

4. Проявление 56

5. Постобработка резиста 56

6. Травление 57

7. Удаление резиста 57

8. Контроль качества 57

Итоговая последовательность операций 57

Примечания 57

23. Методы нанесения резистов. Адгезия. 57

Методы нанесения резистов 58

Адгезия резистов 58

Применение методов нанесения резистов 59

24. Фотолитография. Способы экспонирования. Разрешающая способность. 59

1. Основы фотолитографии 59

2. Способы экспонирования в фотолитографии 60

3. Разрешающая способность фотолитографии 60

4. Применение фотолитографии 61

Заключение 61

25. Виды дефектов при проведении литографии. 61

1. Виды дефектов в литографии 61

2. Типы литографических дефектов по механизму их возникновения 62

3. Способы борьбы с дефектами литографии 63

Заключение 63

26. Методы термического окисления кремния. Способы реализации и особенности. 63

1. Принципы термического окисления 63

2. Методы термического окисления 63

3. Способы реализации процесса термического окисления 64

4. Особенности термического окисления 64

5. Применение термического окисления 65

Заключение 65

27. Распределение примесей при термическом окислении 66

1. Принципы распределения примесей 66

2. Поведение основных типов примесей 67

3. Модели распределения примесей 67

4. Особенности распределения примесей при разных методах окисления 67

5. Применение перераспределения примесей 68

6. Методы контроля распределения примесей 68

Заключение 68

28. Физика диффузионных процессов. Двухстадийная диффузия. 68

1. Основы физики диффузионных процессов 68

2. Типы диффузионных процессов 69

3. Двухстадийная диффузия 69

4. Модели распределения примесей при двухстадийной диффузии 69

5. Факторы, влияющие на диффузию 70

6. Применение двухстадийной диффузии 70

Заключение 70

29. Математическое описание диффузионных процессов в твёрдых телах. Законы диффузии. 70

1. Основные законы диффузии 70

2. Решения уравнений Фика 70

3. Коэффициент диффузии 71

4. Механизмы диффузии в твёрдых телах 71

5. Влияние температуры на диффузию 71

6. Примеры диффузионных процессов 71

Заключение 71

30. Распределение примесей при диффузии. Стадия «загонки» (введение примесей). 72

1. Основные этапы процесса диффузии 72

2. Распределение примесей при диффузии 72

3. Характеристики стадии загонки 72

4. Влияющие факторы 72

5. Применение процесса загонки 73

Заключение 73

31. Распределение примесей при диффузии. Стадия «разгонки» (перераспределение примесей). 73

1. Характеристики стадии «разгонки» 73

2. Модели перераспределения примесей 73

3. Основные параметры распределения 74

4. Факторы, влияющие на перераспределение примесей 74

5. Применение стадии разгонки 74

6. Пример: Диффузия бора в кремнии 74

Заключение 75

32. Методы осуществления процесса диффузии. Источники и способы введения примесей. Оборудование для диффузии. 75

1. Методы осуществления процесса диффузии 75

2. Источники примесей 75

3. Оборудование для диффузии 76

4. Управление процессом диффузии 76

5. Применение процесса диффузии 76

Заключение 76

33. Математическое описание процесса ионной имплантации. 76

Математическое описание процесса ионной имплантации 77

Ключевые параметры процесса 77

Основные модели распределения ионов 77

Уравнения для механики ионного движения 77

Программы моделирования ионной имплантации 78

Применение математического описания 78

34. Физика процесса ионной имплантации. Эффекты разупорядочивания и каналирования. 78

Физика процесса ионной имплантации 78

Эффекты разупорядочивания 78

Эффект каналирования 79

Баланс между разупорядочиванием и каналированием 79

Модели и математическое описание 79

Программы моделирования 80

Применение знаний о процессе 80

35. Ионная имплантация. Процессы дефектообразования. Отжиг дефектов. 80

Процессы дефектообразования 80

Этапы дефектообразования 81

Отжиг дефектов 81

Особенности отжига аморфных материалов 81

Пример восстановления структуры после имплантации 82

Заключение 82

36. Применение методов ионной имплантации в микротехнологии. Легирование, окисление, нитрирование, протонизация. 82

Применение методов ионной имплантации в микротехнологии 82

Основные направления применения 82

1. Легирование полупроводников 82

2. Окисление ионной имплантацией 83

3. Нитрирование ионной имплантацией 83

4. Протонизация 83

Преимущества ионной имплантации 83

Примеры применения 83

Заключение 84

37. Аппаратурная реализация процессов ионной имплантации. 84

Основные компоненты ионного имплантатора 84

Ключевые параметры аппаратуры 85

Типы ионных имплантаторов 85

Процесс имплантации: этапы 85

Преимущества современных имплантаторов 85

Примеры применения 86

Заключение 86

38. Жидкостное химическое травление. Травители, стадии процесса, управление скоростью процесса. 86

Основные характеристики жидкостного травления 86

Травители (реактивы) 86

Стадии процесса жидкостного травления 86

Управление скоростью процесса 87

Достоинства жидкостного травления 87

Недостатки жидкостного травления 87

Примеры применения 87

Современные подходы к оптимизации 88

39. Изотропное жидкостное травление кремния. 88

Изотропное жидкостное травление кремния 88

Принцип изотропного травления 88

Травители для изотропного травления кремния 88

Факторы, влияющие на процесс травления 88

Стадии процесса изотропного травления 88

Примеры применения изотропного травления 89

Преимущества изотропного жидкостного травления 89

Недостатки 89

Современные подходы к улучшению изотропного травления 89

Заключение 89

40. Ориентационно-чувствительное анизотропное травление. 89

Принцип ориентационно-чувствительного травления 90

Химические реакции 90

Щелочные травители 90

Факторы, влияющие на процесс 90

Преимущества ОЧАТ 90

Недостатки 91

Применение 91

Примеры 91

Заключение 91

41. Плазменное и ионное травление. 91

1. Плазменное травление 91

2. Ионное травление 92

Сравнение плазменного и ионного травления 93

Применение 93

Заключение 93

42. Свойства материалов, необходимые для создания проводящих и изолирующих слоёв интегральных микросхем. 94

1. Проводящие материалы 94

2. Изолирующие материалы 95

Заключение 96

43. Ионно-химическое осаждение слоёв. 97

Принцип работы ионно-химического осаждения 97

Преимущества ионно-химического осаждения: 98

Недостатки ионно-химического осаждения: 98

Применение ионно-химического осаждения: 98

Заключение 98

44. Ионно-химическое травление. 99

Принцип работы ионно-химического травления: 99

Преимущества ионно-химического травления: 99

Недостатки ионно-химического травления: 99

Применение ионно-химического травления: 100

Сравнение с другими методами травления: 100

Заключение 100

«Основы планарной технологии»