4.Способы очистки поверхности пластин в микроэлектронном производстве.

Сточки 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

5. Базовые операции планарной технологии.

Планарная технологиясовокупность технологических операций, проводимых для получения полупроводниковых (ПП) приборов с электроннодырочными переходами. Основные операции планарной технологии: создание тонкой диэлектрической пленки на поверхности кристаллического полупроводника (Si, Ge, GaAs)(1); удаление способом фотолитографии или электронолитографии определенных участков этой пленки(2); введение в

кристалл через незащищенные пленкой участки донорных или акцепторных примесей (легирование)(3). В результате этих операций в кристалле образуются области с электронно-дырочными переходами.

Диэлектрические пленкиПомимо термически выращенного окисла кремния в производстве современных СБИС широко используются диэлектрические пленки, главным образом окисел и нитрид кремния, получаемые методами осаждения. Очень важно при этом, чтобы пленки были однородны по толщине на всех обрабатываемых в одном процессе поверхностях, а их состав и структура были полностью идентичны и воспроизводимы. Эти пленки предназначаются для электрической изоляции между металлом и поверхностью кремния, проводящими слоями, для защиты поверхности микросхемы от воздействия окружающей среды. Основными методами получения таких пленок являются осаждение из парогазовых смесей при атмосферном или пониженном давлении и плазмохимическое осаждение. Важным параметров является чистота и толщина структуры пленки.

Удаление вещества: жидкостное и плазменное травление, обратная фотолитография. методом фотолитографии. Фотолитография – один из важнейших технологических процессов современного производства полупроводниковых приборов и микросхем. Все операции процесса фотолитографии можно разделить на три группы:

1 Формирование слоя фоторезиста – подготовка поверхности пластин, нанесение

фоторезиста, первая сушка фоторезиста, в процессе которой происходит удаление

растворителя резиста и создание его полимерной структуры. Фоторезист

– это

светочувствительный материал с изменяющейся под действием света растворимостью,

устойчивый к воздействию травителей и применяемый для переноса изображения на палстину

2 Формирование защитного рельефа – экспонирования и совмещение, проявление

изображения в экспонированном слое, задубливание полученного рельефа.

3 Передача изображения на пластину – травление профиля через фоторезистивную

маску, удаление фоторезиста.

Обратная фотолитография обычно применяется в двух случаях: материал подложки не травится вообще или травится в составах,

которые не выдерживает резист (например, керамическая подложка, травление золота в царской водке); подложка представляет многослойную тонкопленочную структуру, а процесс травления неселективен, т. е. при травлении верхнего слоя процесс не прекращается на поверхности нижележащего слоя.

Легирование: Для создания в полупроводнике слоев с различным типом проводимости и p–n-переходов в настоящее время используются два метода введения примеси: термическая диффузия и ионная имплантация (ионное легирование). Диффузия — это обусловленный хаотическим тепловым движением перенос атомов, он может стать направленным под действием градиента концентрации или температуры. Диффундировать могут как собственные атомы решетки (самодиффузия или гомодиффузия), так и атомы других химических элементов, растворенных в полупроводнике (примесная или гетеродиффузия), а также точечные дефекты структуры кристалла — междоузельные атомы и вакансии. Основные характеристики диффузионных слоев: поверхностное сопротивление, или поверхностная концентрация примеси; глубина залегания p–n-перехода или легированного слоя; распределение примеси в легированном слое. Необходимо управлять временем и скоростью процесса.

Внедрение ионов (ионная имплантация) в кремниевую подложку для формирования слоев с нужной проводимостью стало в последнее время основным методом легирования полупроводниковых материалов при создании интегральных схем и других элементов. Суть процесса ионного внедрения заключается в формировании пучков ионов с одинаковой массой и зарядом, обладающих необходимой заданной энергией, и внедрении их в подложку или мишень в определенном количестве, называемом дозой. Таким образом, основными характеристиками процесса являются энергия и доза пучка ионов.

6. Базовые операции изопланарной технологии.

Изопланарная технология обеспечивает повышение плотности размещения элементов микросхемы.

Визопланарной технологии присутствуют процессы планарной технологии с добавлением новых:

Впланарном: окисление кремния, диффузия, фотолитография, нанесение оксида металла

Визопланарном: Механическая шлифовка, для создания эмиттера и базы используется диффузия (двухстадийная) или ионная имплантация с последующим отжигом,

Для диффузии необходимо управлять временем процесса и температурой (от этого зависит глубина). Нанесения слоя металла можно проводить вакуумным или магнетронным методами,.

При ЭПИК-1 процессе на исходной пластине кремния n-типа вначале термическим окислением получают маскирующий слой окисла, проводят фотолитографию и локальную диффузию для формирования n+-слоя. При повторной фотолитографии в окисле создают окна для травления кремния в незащищенных окислом участках.

После удаления окисной маски на всю поверхность пластины из газовой фазы методом химического осаждения наносят слой окисла. (Такой способ получения окисла в данном случае предпочтительнее, тк возникающие в толстых окисных пленках, выращенных методом термического окисления, большие механические напряжения приводят к изгибу пластин.)

На ней также осаждением из газовой фазы наращивают слой высокоомного поликристаллического кремния. Толщина его примерно равна толщине кремниевой пластины. Перед выращиванием поликристаллического кремния поверхность окисла подвергается специальной обработке для облегчения образования центров кристаллизации.

После выращивания слоя поликристаллического кремния с противоположной стороны сошлифовывается или стравливается монокристаллический кремний n-типа почти на всю его глубину до дна вытравленных ранее канавок. Таким образом получают области кремния n- типа со скрытыми слоями n+-типа, утопленные в поли-кремнии, изолированные друг от друга окислом. В этих областях методами окисления, фотолитографии и диффузии формируют элементы микросхем. Дальнейший

процесс изготовления, начиная с формирования базовых областей, проводится так же, как и в планарно-эпитаксиальной технологии.