Otvety_na_ekzamenatsionnye_voprosy_OPT_2022 (1)
.pdf
|
|
Ответы на экзаменационные вопросы ОПТ 2022 |
|
Оглавление |
|
||
1. |
Классификация процессов микротехнологии. ....................................... |
4 |
|
2. |
Чистота и микроклимат производственных помещений. ..................... |
6 |
|
3. |
Классы чистоты материалов и веществ. ................................................. |
9 |
|
4. |
Способы очистки поверхности пластин в микроэлектронном |
||
производстве. ......................................................................................................... |
10 |
||
5. |
Базовые операции планарной технологии............................................ |
11 |
|
6. |
Базовые операции изопланарной технологии. ..................................... |
14 |
|
7. |
Технология «кремний на изоляторе». ................................................... |
15 |
|
8. |
Уровни вакуума. Способы получения вакуума. .................................. |
17 |
|
9. |
Приборы для измерения уровня вакуума. ............................................ |
19 |
|
10. |
Форвакуумные насосы.......................................................................... |
22 |
|
11. |
Насосы для получения высокого и сверхвысокого вакуума. ........... |
30 |
|
12. |
Термическое вакуумное нанесение..................................................... |
36 |
|
13. |
Методы осаждения вещества из газовой фазы. ................................. |
40 |
|
14. Газофазная эпитаксия кремния: пиролиз, восстановление водородом. |
|||
................................................................................................................................. |
|
|
43 |
15. |
Газовая эпитаксия соединений АIII BV. ............................................... |
46 |
|
16. |
Газофазное осаждение окислов и нитридов....................................... |
50 |
|
17. |
Молекулярно-лучевая эпитаксия. ....................................................... |
53 |
|
18. |
Магнетронное нанесение металлических слоёв. ............................... |
61 |
|
19. |
Оценка качества и разрешения литографического процесса. .......... |
65 |
|
20. |
Фоторезисты. Получение изображения в негативном и позитивном |
||
резистах. Методы нанесения резистов. Адгезия................................................ |
68 |
||
21. |
Фотошаблоны. Совмещение. ............................................................... |
73 |
|
22. |
Последовательность операций стандартного фотолитографического |
||
процесса |
.................................................................................................................. |
78 |
|
23.Фотолитография. Способы экспонирования. Разрешающая
способность............................................................................................................ |
80 |
1
24. |
Виды дефектов при проведении литографии. Причины и способы |
|
предотвращения их появления............................................................................. |
89 |
|
25. |
Методы термического окисления кремния. Способы реализации и |
|
особенности. .......................................................................................................... |
91 |
|
26. |
Распределение примесей при термическом окислении .................... |
96 |
27. |
Физика диффузионных процессов. Двухстадийная диффузия. ....... |
98 |
28. |
Математическое описание диффузионных процессов в твердых |
|
телах. Законы диффузии..................................................................................... |
101 |
|
29. Распределение примесей при диффузии. Стадия «загонки» (введение |
||
примесей). ............................................................................................................ |
105 |
|
30. |
Распределение примесей при диффузии. Стадия «разгонки» |
|
(перераспределение примесей). ......................................................................... |
109 |
|
31. |
Методы осуществления процесса диффузии. Источники и способы |
|
введения примесей. ............................................................................................. |
113 |
|
32. |
Математическое описание процесса ионной имплантации. .......... |
118 |
33. Физика процесса ионной имплантации. Эффекты разупорядочивания |
||
и каналирования. ................................................................................................. |
122 |
|
34. |
Ионная имплантация. Процессы дефектообразования. Отжиг |
|
дефектов |
. .............................................................................................................. |
125 |
35. |
Применение методов ионной имплантации в микротехнологии. |
|
Легирование, окисление, нитрирование, протонизация. ................................ |
128 |
|
36. |
Аппаратурная реализация процессов ионной имплантации. ......... |
133 |
37. |
Жидкостное химическое травление. Травители, стадии процесса, |
|
управление скоростью процесса........................................................................ |
138 |
|
38. |
Изотропное жидкостное травление кремния. .................................. |
142 |
39. |
Ориентационно-чувствительное анизотропное травление............. |
143 |
40. |
Плазменное и ионное травление. Классификация методов. .......... |
145 |
41. |
Ионно-лучевое травление. ................................................................. |
148 |
42. |
Ионно-плазменное травление. ........................................................... |
153 |
43. |
Ионно-химическое травление............................................................ |
156 |
2
3
1. Классификация процессов микротехнологии.
Микротехнология
Основные характеристики:
-Производительность;
-Воспроизводимость;
-Стоимость;
-Технологическая культура;
-Доступность;
-Опасность;
-Вредность.
Основные процессы:
-Эпитаксия из газовой фазы;
-Нанесение (Магнетронное, ионно-лучевое, термическое);
-Диффузия;
-Имплантация;
-Оксиление;
-Травление (Жидкостное, плазменное, газовое);
-Фотолитография (рентгено- и электронолитография).
Классификация процессов
Физико-химические:
Характер процесса: механический, термический, химический,
корпускулярно-полевой
Способ активации: тепло, излучение, поле, катализ
Структурно-технологические:
Вид процесса: нанесение, удаление, модифицирование Характер протекания: тотальные, локальные, избирательные,
анизотропные
Организационно-технологические:
Производственная организация: индивидуальные, групповые
4
Временная организация: дискретные, непрерывные, дискретно-
непрерывные
Социальные: ручные, автоматизированные, гибкие Экологичность: опасные - безопасные, вредные – безвредные.
5
2. Чистота и микроклимат производственных помещений.
Факторы, определяющие чистоту:
Чистота производственных помещений и микроклимат Культура производства и организация персонала Чистота оборудования и технологической оснастки Чистота основных и вспомогательных материалов
Технологические приемы, используемые для обеспечения чистоты поверхности пластин
Чистота при проведении измерительных операций Чистота и качество сборочных операций
Источники загрязнений:
Персонал – 30 – 40 %
Технологические среды: вода, газы – 5 – 10 %
Оборудование и тара для транспортировки – 20 -30 %
Производство (пыль, водяные пары) – 25 – 30 %
Основные отличительные характеристики чистых комнат:
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
Врабочем пространстве потоки воздуха ламинарные
(однонаправленные)
Совместимость материалов
Минимизация механических и электрических воздействий
Организация рабочего процесса
Требования чистоты к ограждающим конструкциям:
Герметичность
Не выделять загрязнений
Не иметь сложного рельефа
6
Прочность и долговечность
Влагостойкость и устойчивость к моющим средствам
Удобство монтажа
Параметры микроклимата класса 10 (очень чистый)
Интервал варьируемых температур 22 ± 1,5 °С при точности поддержания ± 0,1 °С
Скорость воздушного потока ≤ 0,25 ÷ 0,5 м/с
Амплитуда вибрации пола и рабочих поверхностей – не более 1 мкм Относительная влажность воздуха – 40 ± 5 % при точности поддержания
± 3 %
Напряженность внутреннего электромагнитного поля должна быть низкой
Влияние степени интеграции на класс чистоты.
Организация чистых комнат.
7
Очистка воздушной среды
Механические фильтры грубой очистки (циклоны или скрубберы — инерционное улавливание частиц мкм размера, сухое и влажное).
Специальные способы очистки: электрофильтры с коронирующими электродами или зарядка частиц воздушного потока за счёт движения с большой скоростью.
Волокнистый фильтрующий материал: многослойные тканевые фильтры или ткани Петрянова - полимерный волокнистый материал, 98 %
пустоты – до 100 слоев.
Эффективность очистки воздуха
Где C0 – концентрация частиц в очищенном воздухе, мг/м3;
Cs – концентрация частиц в помещении, куда подается воздух;
U0, Us – общий объем подаваемого и фильтруемого воздуха, м3/час;
Md – число загрязняющих частиц, выделяющихся в помещении, мг/час; η – коэффициент эффективности фильтрации воздуха для повышения
степени чистоты.
8
3. Классы чистоты материалов и веществ.
Классификация материалов в зависимости от чистоты
-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.
Вода полупроводниковой чистоты
-Обладает удельным сопротивлением ρ ≈ 18 МОм;
-Количество частиц в 1 литре:
частиц с размером больше 2 мкм быть не должно,
1 – 2 мкм – не более 5 частиц на литр,
0,5 – 1 мкм – не более 50 частиц на литр;
Должно быть не более: углеводородов – 30 ppb, микроорганизмов
– 50 ppb, тяжелых металлов – 0,5 ppb, частиц диоксида кремния – 5 ppb. (ppb – штук на миллиард).
Уровни очистки воды
-Фильтрация крупных частиц
-Обработка ультрафиолетовым излучение
-Фильтрация частиц размером более 3 мкм
-Фильтрация частиц размером более 0,2 мкм
-Фильтрация через активированный уголь
-Смягчение воды
-Фильтрация обратным осмосом
-Деионизация длительным пропусканием тока
-Фильтрация через ионно-обменные смолы
-Передача в резервуары для хранения либо на технологические линии.
9
4. Способы очистки поверхности пластин в микроэлектронном производстве.
Загрязнение подложки
Методы очистки подложек
-Прогрев подложек в глубоком вакууме
-Ионная бомбардировка в вакууме
-Скол поверхности в глубоком вакууме
-Физические способы:
-Обработка щетками,
-Обработка потоками жидкости или газа, подаваемыми под большим давлением (от 50 до 300 атм.) через сопла,
-Ультразвуковая/мегазвуковая обработка.
Примеры растворов для жидкостной очистки подложек
10