- •1. Подготовка подложки 56
- •6. Травление 57
- •Классификация процессов микротехнологии
- •1. Процессы формирования слоёв
- •Чистота и микроклимат производственных помещений.
- •2. Микроклимат производственных помещений
- •3. Оборудование для контроля чистоты и микроклимата
- •4. Значение чистоты и микроклимата
- •Классы чистоты материалов и веществ. Примеры.
- •1. Классы чистоты воздуха (iso 14644)
- •2. Классы чистоты материалов
- •3. Классы чистоты материалов и веществ
- •Способы очистки поверхности пластин в микроэлектронном производстве.
- •1. Мокрая химическая очистка
- •2. Сухая очистка
- •Базовые операции планарной технологии.
- •1. Подготовка подложек
- •2. Формирование тонких плёнок
- •3. Литография
- •4. Удаление вещества
- •5. Легирование
- •6. Формирование контактов
- •7. Пассивация
- •8. Соединение и сборка
- •Базовые операции изопланарной технологии.I
- •1. Подготовка подложки
- •2. Формирование изолирующих слоёв
- •Технология «кремний на изоляторе».
- •Уровни вакуума. Способы получения вакуума.
- •Форвакуумные насосы:
- •Приборы для измерения уровня вакуума.
- •Форвакуумные насосы.
- •1. Пластинчато-роторные насосы
- •2. Мембранные насосы
- •3. Поршневые насосы
- •4. Винтовые насосы
- •5. Водокольцевые насосы
- •Насосы для получения высокого и сверхвысокого вакуума.
- •3. Криогенные насосы
- •4. Сорбционные насосы
- •5. Геттерные насосы
- •Термическое вакуумное нанесение.
- •Методы осаждения вещества из газовой фазы.
- •Газофазная эпитаксия кремния: пиролиз, восстановление водородом.
- •Подготовка подложки:
- •1. Пиролиз
- •2. Восстановление водородом
- •Газовая эпитаксия соединений аiii bv.
- •Газофазное осаждение окислов и нитридов.
- •Молекулярно-лучевая эпитаксия.
- •Магнетронное нанесение металлических слоёв.
- •Литографический процесс. Оценка качества и разрешения.
- •Подготовка подложки:
- •Травление:
- •Литографический процесс. Негативный и позитивный резисты.
- •Фотошаблоны. Совмещение.
- •1. Фотошаблоны
- •2. Совмещение (Aligment)
- •Последовательность операций стандартного фотолитографического процесса.
- •1. Подготовка подложки
- •2. Нанесение фоторезиста
- •3. Экспонирование
- •4. Проявление
- •5. Постобработка резиста
- •6. Травление
- •7. Удаление резиста
- •8. Контроль качества
- •Методы нанесения резистов. Адгезия.
- •1. Центрифугирование (спин-костинг, spin-coating)
- •2. Нанесение методом погружения (дип-костинг, dip-coating)
- •3. Напыление (спрей-костинг, spray-coating)
- •4. Литьё (casting)
- •5. Нанесение методом распыления центрифугой
- •Ультразвуковая очистка.
- •Фотолитография. Способы экспонирования. Разрешающая способность.
- •1. Основы фотолитографии
- •4. Применение фотолитографии
- •Виды дефектов при проведении литографии.
- •1. Виды дефектов в литографии
- •1.1. Дефекты, возникающие на этапе нанесения фоторезиста
- •1.2. Дефекты, возникающие на этапе экспонирования
- •1.3. Дефекты, возникающие на этапе проявления
- •1.4. Дефекты, возникающие на этапе травления
- •2. Типы литографических дефектов по механизму их возникновения
- •2.1. Геометрические дефекты
- •2.2. Дефекты из-за взаимодействия с окружающей средой
- •2.3. Дефекты, связанные с оптическими эффектами
- •3. Способы борьбы с дефектами литографии
- •Методы термического окисления кремния. Способы реализации и особенности.
- •1. Принципы термического окисления
- •2. Методы термического окисления
- •2.1. Сухое окисление
- •2.2. Мокрое окисление
- •2.3. Комбинированное (двухэтапное) окисление
- •3. Способы реализации процесса термического окисления
- •3.1. Печи для термического окисления
- •3.2. Локальное окисление (locos)
- •3.3. Быстрое термическое окисление (rto)
- •3.4. Плазмохимическое окисление
- •4. Особенности термического окисления
- •5. Применение термического окисления
- •Распределение примесей при термическом окислении
- •1. Принципы распределения примесей
- •6. Методы контроля распределения примесей
- •Физика диффузионных процессов. Двухстадийная диффузия.
- •Математическое описание диффузионных процессов в твёрдых телах. Законы диффузии.
- •1. Основные законы диффузии
- •1.1. Первый закон Фика (статический)
- •5. Влияние температуры на диффузию
- •6. Примеры диффузионных процессов
- •Распределение примесей при диффузии. Стадия «загонки» (введение примесей).
- •1. Основные этапы процесса диффузии
- •1.1. Стадия загонки (введение примесей)
- •Распределение примесей при диффузии. Стадия «разгонки» (перераспределение примесей).
- •1. Характеристики стадии «разгонки»
- •2. Модели перераспределения примесей
- •2.1. Диффузия с неограниченным источником
- •2.2. Диффузия с ограниченным источником
- •3. Основные параметры распределения
- •4. Факторы, влияющие на перераспределение примесей
- •5. Применение стадии разгонки
- •6. Пример: Диффузия бора в кремнии
- •Методы осуществления процесса диффузии. Источники и способы введения примесей. Оборудование для диффузии.
- •5. Применение процесса диффузии
- •Математическое описание процесса ионной имплантации.
- •1. Прямолинейное распределение (наивная модель)
- •2. Гауссово распределение ионов
- •3. Влияние каналирования
- •Физика процесса ионной имплантации. Эффекты разупорядочивания и каналирования.
- •Ионная имплантация. Процессы дефектообразования. Отжиг дефектов.
- •Применение методов ионной имплантации в микротехнологии. Легирование, окисление, нитрирование, протонизация.
- •1. Легирование полупроводников
- •2. Окисление ионной имплантацией
- •3. Нитрирование ионной имплантацией
- •4. Протонизация
- •Аппаратурная реализация процессов ионной имплантации.
- •Форвакуумные насосы.
- •Жидкостное химическое травление. Травители, стадии процесса, управление скоростью процесса.
- •Изотропное жидкостное травление кремния.
- •Подготовка подложки:
- •Травление:
- •Ориентационно-чувствительное анизотропное травление.
- •Плазменное и ионное травление.
- •1. Плазменное травление
- •2. Ионное травление
- •Свойства материалов, необходимые для создания проводящих и изолирующих слоёв интегральных микросхем.
- •2. Изолирующие материалы
- •Ионно-химическое осаждение слоёв.
- •Ионно-химическое травление.
Классификация процессов микротехнологии
Основные операции микротехнологии:
• Нанесение вещества (газовая и жидкостная эпитаксия, нанесение из газовой фазы, плазменное осаждение и др.);
• Удаление вещества (жидкостное и плазменное травление, шлифование и полировка);
• Модифицирование вещества (окисление, диффузия и ионная имплантация);
• Создание рисунка топологии.
П р и з н а к и п р о ц е с с а |
Физико-химические |
Характер процесса, физическая сущность |
Механический, термический, химический, корпускулярно-полевой |
Способ активации |
Тепло, излучение, поле, катализ |
||
Структурно-топологические |
Вид процесса |
Нанесение, удаление, модифицирование |
|
Характер протекания |
Тотальные, локальные, селективные: избирательные и анизотропные |
||
Организационно-производственные |
Производственная организация |
Индивидуальные, групповые |
|
Временная организация |
Дискретные, непрерывные, дискретно-непрерывные |
||
Социальные |
Ручные, автоматизированные, гибкие |
||
Экологичность |
Опасные и безопасные, вредные и безвредные (с точки зрения оператора и окружающей среды) |
1. Процессы формирования слоёв
Эти процессы используются для создания тонких плёнок и слоёв материалов на подложке.
Химическое осаждение:
Химическое осаждение из газовой фазы (CVD).
Плазмохимическое осаждение (PECVD).
Электрохимическое осаждение (гальваника).
Физическое осаждение:
Магнетронное распыление.
Напыление в вакууме (PVD).
Испарение материалов.
Термическое окисление:
Формирование оксида кремния (SiO₂) на поверхности кремния.
Эпитаксия:
Осаждение слоёв кристаллического кремния на подложке.
2. Процессы травления
Используются для удаления материала с подложки или тонких слоёв, создавая заданные структуры.
Мокрое травление:
Химическое травление в жидкостях (KOH, HF).
Сухое травление:
Реактивное ионное травление (RIE).
Анизотропное глубокое травление (DRIE).
Плазменное травление.
3. Литографические процессы
Используются для создания масок и узоров на подложке.
Фотолитография:
Экспонирование слоёв через маску с использованием ультрафиолетового света.
Электронно-лучевая литография:
Высокоточная техника, использующая электронные лучи.
Нанолитография:
Применение зондовых технологий для создания нанометровых узоров.
4. Процессы легирования
Используются для изменения электрических свойств полупроводникового материала.
Диффузия:
Введение примесей в материал под воздействием температуры.
Ионная имплантация:
Имплантация ионов примесей под действием ускоренного ионного пучка.
5. Процессы соединения и сборки
Применяются для объединения отдельных частей или завершения структуры.
Сварка и пайка:
Соединение металлических компонентов.
Бондинг:
Анодный бондинг (например, стекло-кремний).
Термо-компрессионный бондинг.
Монтаж микросистем:
Установление электрических и механических соединений.
6. Процессы микрообработки
Позволяют формировать сложные 3D-структуры.
Обработка объёмного материала:
Анизотропное мокрое травление (KOH, EDP).
Поверхностная микрообработка:
Формирование структур из тонких плёнок с использованием травления и литографии.
Лазерная обработка:
Применение лазеров для резки, сверления и модификации поверхности.
7. Процессы модификации поверхности
Используются для улучшения адгезии, функционализации или изменения свойств поверхности.
Плазменная обработка:
Очищение, модификация поверхности.
Покрытия:
Нанесение гидрофобных, антиотражающих или проводящих слоёв.
