- •Технология интегральных микросхем
- •Литография
- •Разрешающие возможности литографий
- •Фотолитография
- •Типовой литографический процесс
- •Выбор фоторезиста
- •Спектральная чувствительность к излучению
- •Разрешающая способность
- •Формирование фоторезистивного слоя
- •Нанесение фоторезиста
- •Сушка фоторезистивного покрытия
- •Процесс формирования изображения микросхемы
- •Фотошаблоны и методы их изготовления
- •Методы совмещения топологических слоев через фотошаблон
- •Процессы проявления фоторезистов
- •Процессы воспроизведения рельефа изображения
- •Заключительные этапы литографического процесса
- •Другие виды литографии
- •Электроннолитография
- •Рентгенолитография
- •Ионнолитография
- •Планарная технология изготовления электронных приборов.
- •Последовательность операций при изготовлении транзистора по планарной технологии
- •Планарно-эпитаксиальная технология
- •. Изготовление полевых транзисторов по планарной технологии
- •Функциональные возможности планарной технологии
- •Термические процессы при изготовлении микросхем
- •Диффузия
- •Диффузия газов из материалов
- •Поверхностная диффузия
- •Механизмы поверхностной диффузии
- •Механизмы объемной диффузии
- •Диффузионное уравнение
- •Расчет распределения примеси при диффузии
- •Техника проведения диффузии Источники легирующих примесей
- •Способы проведения диффузии
- •Недостатки диффузионных методов
- •Контроль диффузионных слоев
- •Оборудование для проведения диффузии
- •Пути повышения радиационной стойкости микросхем
- •Последствия воздействия излучения на имс
- •Технологические приемы повышения радиационной стойкости имс
- •Технология элементов интегральной оптики
- •Световоды, их типы и характеристики
- •Конструктивные элементы световодных систем
- •Переключатели, модуляторы и демодуляторы.
- •Волноводы
- •Технология свч элементов
- •Технология изготовления акустоэлектронных элементов на поверхностных акустических волнах (технология пав)
- •Основные расчетные соотношения и данные для элементов гибридных интегральных микросхем. Резисторы
- •Конденсаторы
- •Катушки индуктивности
- •Площадь подложки
Термические процессы при изготовлении микросхем
Значительное место в технологических операциях по изготовлению приборов занимают термические процессы. С помощью термических процессов производят обезгаживание и очистку материалов, получают проводящие (SnO) диэлектрические (SiO2), монокристаллические и поликристаллические слои на поверхности полупроводниковых пластин, а также диффузионные и легированные слои в приповерхностной области. Метод диффузии широко применяется при формировании упрочняющих покрытий.
Диффузия
Диффузия-это процесс переноса примесей из области с высокой в область с низкой концентрацией, стимулированный высокой температурой, электрическим полем, излучением и т.д.
Атомы электрически активных примесей диффундируют в решетку кристалла и образуют области р- или n- типа электропроводности.
Диффузия газов из материалов
При нагреве материалов из них выделяются различные газы. Приповерхностные газы выделяются достаточно быстро (секунды). Газовыделение зависит от рельефа поверхности, температуры, чистоты поверхности, структуры материала. Газы, растворенные в металлах, выделяются достаточно долго (часы).
Поверхностная диффузия
Поверхностная диффузия представляет собой распространение вещества по поверхности твердого тела. Она протекает как путем миграции одиночных атомов, так и их объединений (островков, кластеров). Примерами таких процессов является рост кристаллов, напыление, спекание, формирование пленок. Значительна ее роль в деградации пленочных слоев. В первом приближении диффузия характеризуется коэффициентом диффузии Д, энергией активации (Еа) и температурой. Зависимость коэффициента диффузии от параметров процесса выглядит следующим образом:
Д= До exp (- Еа/кT)
До-частотный множитель, характеризующий частоту поверхностных колебаний атома;
к - постоянная Больцмана.
В таблице 5.2 представлены некоторые значения параметров диффузии
Табл. 5.2
Некоторые значения параметров диффузии
Материал |
До х 106 |
Еа, эВ |
Т0 С |
Д,x1010 см2/с |
Al |
4,8 |
3,3 |
1050 |
2 |
Ge |
302 |
5,28 |
1300 |
9 |
Cu |
68,6 |
4,23 |
1100 |
1,3 |
Механизмы поверхностной диффузии
При попадании на поверхность атом стремится занять минимальное энергетическое положение. Диффузия в этом случае подобна броуновскому движению. Такой механизм получил название перекати-поле. При повышении энергии связи атома с поверхностью миграция атомов происходит по механизму развертывающегося ковра, картина которого напоминает горку из гороха, раскатывающегося во все стороны.
Ионизованный атом может изменять направление своего движения под действием электропереноса. Коэффициент диффузии при этом может возрасти вдвое и более.
На рис. 5.12 представлена схема поверхностной диффузии по модели перекати-поле (а), развертывающийся ковер (б) и электроперенос (в).
Рис.5.12. Схема поверхностной диффузии
Механизмы объемной диффузии
В настоящее время наибольшее распространение получили четыре механизма диффузии: вакансионный, межузельный, эстафетный и краудионный. На рис. 5.13 представлены схемы реализации указанных механизмов.
Рис .5.13. Схемы реализации механизмов диффузии
Вакансионный механизм (рис .5.13 а) обусловлен наличием точечных дефектов (вакансий - пустых незанятых узлов кристаллической решетки) и межузельных атомов. При повышенной температуре атомы в узлах кристаллической решетки колеблются вблизи равновесия. Время от времени они приобретают энергию, достаточную для того, чтобы удалиться из узла, и становятся межузельными. В решетке появляется вакансия. Соседний атом, будь то атом примеси или собственный атом полупроводникового материала, может мигрировать на место этой вакансии. Если мигрирующий атом является собственным- то происходит самодиффузия, а если примесным- примесная диффузия.
Межузельный механизм (рис .5.13б) характерен тем, что атом переходит из одного положения в другое по междуузлиям. Такой механизм наиболее вероятен для атомов примеси, так как они слабее связаны с решеткой.
Эстафетный механизм (рис .5.13 в) реализуется в случае вытеснения атома из узла в междуузлие или наоборот. Такой механизм вероятен при ионном легировании материала.
Краудионный механизм (рис .5.13г) характеризуется смещением из узла на период решетки. Такой механизм может реализоваться при ионной имплантации.
В последнее время к основным механизмам диффузии в полупроводниках относят: механизм прямого обмена атомов, кольцевой, диссоциативный. В общем случае диффузия анизотропна, однако, в кубической решетке из-за ее симметрии диффузия изотропна.