- •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.
3. Классы чистоты материалов и веществ
Ч – чистый, ~ 2 % примесей по массе;
ЧДА – чистый для анализа, не более 1 %;
ХЧ – химически чистый, 10-6 ÷ 10-1 %;
ОЧ – особо чистый, до 10-10 ÷ 10-1 %, делятся на группы:
А: А1 – 99,9 %, А2 – 99,99 %;
В: В3 – 99,999 %, …, В5 – 99,99999 %;
С: С6, …, С10.
Примеры материалов по классу чистоты
Кремний: Для микроэлектроники и МЭМС (чистота FZ, примеси < 10^{12} атомов/см³).
Золото: Для контактов и проводников (чистота >99,999%).
Сверхчистая вода: Промывка подложек, содержание ионов <0,1 ppm.
Кислород (5N): Для окисления кремния.
Способы обеспечения чистоты производственных помещений.
повышенное давление для удаления посторонних частиц за пределы комнаты;
фильтрация воздуха (чистота 99,9995 % при размере частиц 0,15 мкм);
подогрев/охлаждение/увлажнение/осушка поступающего в комнаты воздуха;
в рабочем пространстве потоки воздуха ламинарные (однонаправленные);
совместимость материалов;
минимизация механических и электрических воздействий;
организация рабочего процесса.
Обеспечение требуемых классов чистоты и категорий микроклимата:
А) Предприятия микроэлектронной промышленности желательно размещать вдали от крупных промышленных городов в зелёных зонах.
Б) Для строительства промышленных зданий и помещений необходимо применять специальные износостойкие материалы, легко очищаемые и не загрязняющие воздушную среду.
В) Воздух при подаче в помещения должен проходить специальную систему фильтрации.
Г) Производственные помещения должны быть оборудованы системой кондиционирования воздуха.
Д) Давление внутри зданий во избежание проникновения наружного воздуха должно быть несколько больше атмосферного.
Е) Все промышленные проводки должны быть скрыты, содержание помещения и использования спецодежды – регламентированы.
Способы очистки поверхности пластин в микроэлектронном производстве.
Очистка пластин в микроэлектронном производстве — важный этап, необходимый для удаления органических, металлических и частичных загрязнений. Эти процессы обеспечивают высокое качество тонких плёнок и предотвращают дефекты в микроэлектронных устройствах.
С точки зрения механизма процессов все методы очистки можно условно разделить на физические и химические. При физических методах загрязнения удаляются растворением, а также обработкой поверхности ускоренными до больших энергий ионами инертных газов. В тех случаях, когда загрязнение нельзя удалить физически, применяют химические методы, загрязнения, находящиеся на поверхности, переводят в другие хим. соединения, а затем удаляют.
А также методы очистки можно разделить на жидкостные и сухие.
Основные способы очистки:
Обезжиривание – удаление жировых загрязнений органическими растворителями (бензол, толуол, изопропиловый спирт и т.д.).
Химическая очистка, с использованием перекисно-аммиачного раствора.
Промывка деинонизированной водой.
Термообработка (отжиг) применяется для удаления адсорбированных поверхностью примесей, разложения поверхностных загрязнений и испарения летучих соединений.
Газовое травление, основывается на высокотемпературном переводе загрязнений и частично собственно атомов полупроводника в легколетучие химические соединения, уносимые потоком газа-носителя.
Плазменное, ионное, плазмохимическое и ионно-химическое травления.