Обоснование выбора принятого решения

Непрерывное совершенствование микроэлектронных устройств приводит к коренным изменениям условий их производства. Так, например, появление нового поколения полупроводниковых интегральных схем и накопителей на магнитных дисках требует производственных помещений повышенной чистоты и сведение до минимума присутствия в них людей. Одним из средств достижения этих целей является использование роботов.

Применение роботов в чистых помещениях для выполнения технологических операций имеет ряд преимуществ:

• значительно повышается качество выполнения операций благодаря их высокоточной воспроизводимости;

• увеличивается выход годной продукции в результате снижения загрязнения изделия частицами пыли;

• роботы и другое автоматизированное оборудование вызывает значительно меньше повреждений в изделиях, чем люди;

• повышается производительность труда, так как роботы могут быть настроены на оптимальное взаимодействие с остальным оборудованием в чистых помещениях;

• многие операции роботы выполняют быстрее и эффективнее, чем люди, кроме того, они вызывают незначительную турбулентность воздуха, благодаря точно спланированным движениям.

В данной работе представлен проект автоматизированного устройства загрузки-выгрузки кремниевых пластин в реактор установки термокомпрессионного окисления “ТЕРМОКОМ-V”.

Установка термокомпрессионного окисления в парах воды предназначена для формирования толстых (больше 0.8 мкм) окислов на кремниевых пластинах скоростным методом гидротермального окисления при повышенном давлении реакционной среды. Применяется в производстве изделий электронной техники.

Рассмотрим подробнее процесс окисления в парах воды при повышенном давлении реакционной среды

Окисление при высоком давлении

Окисление кремния – физико–химический процесс применение которого необходимо в ходе всего технологического цикла изготовления современных интегральных схем

Технология окисления кремния под давлением выше 1 атм. (выше 0.1МПа) пользуется повышенным вниманием и находит применение в производстве ИС Данная технология позволяет наращивать окисные слои на кремнии при более низких температурах и более высоких скоростях, чем обычное термическое окисление при атмосферном окислениипроводимое в диффузионных печах

Широко применяемая технология высокотемпературного (1000-1100С) окисления кремния ведет к возникновению несобственных дефектов упаковки у кремниевой поверхности при этом ухудшаются характеристики элементов ИС (большая утечка тока, шумы)

При термическом окислении имеются ограничения в получении локальных окисных областей; наблюдаются изменения чистоты профилей истощение примесей в межсоединениях и появление дислокаций нитрида в кремнии в процессе окисления

Преимуществом окисления кремния при высоком давлении является то что этот метод позволяет выращивать слои термического окисла при относительно низких температурах в течении времени сравнимого со временем необходимым для обычного высокотемпературного процесса при атмосферном давлении. В связи с этим можно свести к минимуму процесс перераспределения предварительно введенной в подложку примеси Использование технологии окисления при высоком давлении также обеспечивает более низкую рабочую температуру, что снижает зарождение дефектов у поверхности кремниевой подложки и получение слоев высокой плотности Проведение процесса при низкой температуре, кроме того, сводит к минимуму продольную диффузию что имеет особое значение в свете современной тенденции снижения размеров формируемых приборов

Данная технология позволяет применять слои Si₃N₄ в качестве маски для выборочного наращивания окисных слоев, а также позволяет получать диэлектрические изоляционные области в структурах “кремний на сапфире”. Напряжение пробоя промежуточной окисной пленки довольно велико по сравнению с напряжением пробоя пленки полученной путем обычного окисления во влажной среде при температуре 950С

Снижение температуры выращивания окисла (~на 150С) позволяет получать высокую плотность монтажа на кристалле при мелких глубинах залегания p-n-перехода и более высоких концентрациях примесиТехнология окисления при высоком давлении успешно примененяется для получения толстой окисной пленки и для создании окисной изоляции толщиной 1.5 - 2мкм (технология OXJL) для БИС на МОП-транзисторах и для биполярных БИС

Еще одним преимуществом данной технологии является возможность получения промежуточного окисного слояразделяющего первую и вторую поликремниевые пленкичто обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики и надежность элементов

Таким образом технология с применением высокого давления хорошо освоена в электронной промышленности

Процесс низкотемпературного окисления при высоком давлении возможно объединять с такими низкотемпературными процессами как ионная имплантация и лазерный отжиг

Преимущество установок окисления при высоком давлении по сравнению с диффузионной печью - это увеличение скорости окислениясущественная экономия энергии и производственных площадей

В базовой конструкции загрузки-выгрузки кремниевых пластин производится оператором вручную, т.е. пластины в лодочке устанавливаются на кварцевый лоток и вдвигаются в реактор. Далее, оператор, с помощью крюка задвигает лодочку в центр реактора оставляет там лодочку с пластинами, а лоток выдвигается.

При таком способе загрузки-выгрузки имеются следующие негативные последствия:

• от оператора вносятся загрязняющие частицы;

• неизбежно образование дефектов пластин (сколов, трещин, царапин);

• возможны ошибки оператора, так как нужно чтобы центр лодочки с пластинами находился точно в центре средней зоны нагревательного элемента реактора, а оператор может не соблюсти это условие; различные партии пластин, загружаемые в реактор находятся разное время в обработке, так как скорость загрузки - выгрузки вручную, практически, не воспроизводится, что в последствии дает разброс параметров (слоев) обработки пластин в партиях.

Все перечисленное выше снижает коэффициент выхода годной продукции.

В предлагаем здесь варианте конструкция установки “ТЕРМОКОМ-V” оснащена автоматизированным загрузчиком. Использование загрузчика значительно снижает образование дефектов пластин; ликвидирует образование загрязняющих частиц; исключает ошибки оператора и в конечном итоге повышается коэффициент выхода годной продукции.