- •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.
8. Контроль качества
Инспекция:
Проверка размеров и формы созданных структур с помощью оптического или электронного микроскопа.
Оценка точности совмещения слоёв (overlay).
Метрология:
Измерение критических размеров (Critical Dimension, CD) и контроль дефектов.
Итоговая последовательность операций
Очистка подложки.
Нанесение адгезионного слоя.
Нанесение фоторезиста (спин-коттинг, soft bake).
Экспонирование через маску.
Проявление.
Жёсткая термообработка (hard bake).
Травление (мокрое или сухое).
Удаление резиста.
Контроль качества.
Примечания
В процессе могут добавляться дополнительные этапы, например, для создания многослойных структур.
Качество итоговой структуры зависит от точности совмещения, разрешения резиста, стабильности оборудования и контроля параметров на каждом этапе
Методы нанесения резистов. Адгезия.
Резисты — это полимерные материалы, чувствительные к свету, электронным или ионным пучкам. Они используются для формирования защитных масок при фотолитографии, необходимой в микроэлектронике и производстве интегральных схем. Для успешного применения резистов важно обеспечить их равномерное нанесение и хорошую адгезию к подложке.
Методы нанесения резистов
1. Центрифугирование (спин-костинг, spin-coating)
Принцип: капля резиста наносится на центр вращающейся подложки, а затем равномерно распределяется под действием центробежной силы.
Этапы:
Подложка закрепляется на вращающемся столике.
На центр подложки наносится капля резиста.
Подложка вращается со скоростью 1000–6000 об/мин, создавая равномерный слой.
После нанесения слой подвергается термической обработке для удаления растворителя.
Преимущества:
Простота и высокая воспроизводимость.
Формирование тонкого и равномерного слоя.
Недостатки:
Нерациональный расход резиста (большая часть теряется).
Применение: наиболее распространённый метод в микроэлектронике.
2. Нанесение методом погружения (дип-костинг, dip-coating)
Принцип: подложка погружается в раствор резиста и затем извлекается с контролируемой скоростью.
Этапы:
Подложка медленно опускается в ванну с резистом.
После пропитки подложка извлекается с заданной скоростью.
Лишний материал стекает, а слой фиксируется термической обработкой.
Преимущества:
Возможность покрытия сложных поверхностей.
Недостатки:
Менее равномерный слой по сравнению с центрифугированием.
Более сложное оборудование.
Применение: покрытие деталей с большой площадью или сложной формой.
3. Напыление (спрей-костинг, spray-coating)
Принцип: раствор резиста распыляется на поверхность подложки в виде аэрозоля.
Этапы:
Резист подаётся в распылительную насадку.
Газ-носитель создаёт мелкодисперсное облако, которое осаждается на подложке.
Осаждённый слой фиксируется термической обработкой.
Преимущества:
Покрытие сложных и неровных поверхностей.
Экономия материала.
Недостатки:
Более сложное оборудование.
Возможность образования дефектов в слое.
Применение: покрытие подложек сложной геометрии, микроэлектромеханических устройств.