- •Общая технология производства полупроводниковых приборов и имс
- •Урок Основы эвг.
- •Урок Микроскопы.
- •Тема: Общая характеристика полупроводникового
- •Производства.
- •Общая характеристика полупроводникового производства.
- •Тема: Механическая обработка. Урок Требования, предъявляемые к полупроводниковым пластинам.
- •Непараллельность
- •Урок Резка слитков на пластины.
- •Шлифовка и полировка.
- •Тема: Химическая обработка. Урок Виды загрязнений. Обезжиривание.
- •Урок Травление. Очистка в h2o
- •Очистка в н2о.
- •Отмывка струей
- •Гидромеханическая отмывка
- •Тема: Эпитаксия. Урок Общие сведения об эпитаксии.
- •Подложка
- •Хлоридный метод эпитаксии.
- •Силановый метод эпитаксии.
- •Тема: Окисление Урок Термическое окисление.
- •Урок Осаждение пленок SiO2.
- •Тема Осаждение пленок Si3n4 и поликремния. Урок Осаждение пленок нитрида кремния.
- •Тема Фотолитография Урок Фотолитография. Назначение основных операций.
- •Урок Подготовка поверхности подложки. Нанесение фоторезиста. Сушка фоторезиста.
- •2. Хорошо смачивается фоторезистом, т.Е. Поверхность гидрофильна к фоторезисту ( θфоторезиста →0° )
- •Нанесение слоя фоторезиста.
- •Метод центрифугирования:
- •Сушка слоя фоторезиста.
- •Урок Совмещение и экспонирование
- •Урок Проявление фоторезиста
- •Задубливание фоторезиста
- •Урок Травление технологического слоя
- •Удаление фоторезиста
- •Тема: Изготовление фотошаблонов Урок Изготовление фотошаблонов
- •1. Изготовление первичного оригинала.
- •2. Изготовление промежуточного фотооригинала (пфо).
- •3. Изготовление эталонного фотошаблона.
- •4. Изготовление рабочих фотошаблонов.
- •Основные механизмы диффузии.
- •1. Вакансионный механизм.
- •2. Межузельный механизм.
- •2. Диффузия из ограниченного источника примеси -
- •Двухстадийная диффузия.
- •Способы проведения диффузии.
- •Тема: Ионное легирование Урок Механизм ионного легирования. Схема установки ионного легирования.
- •Урок Основные параметры ионного легирования. Особенности ионного легирования. Основные параметры процесса ионного легирования.
- •2. Плотность тока ионного пучка j
- •3. Доза облучения q
- •Угол наклона ионного пучка к направлению главной кристаллографической
- •Особенности ионного легирования.
- •Тема: Плазмохимические процессы. Урок Общие сведения о вакууме, ионизации газа, плазме.
- •Урок Плазмохимическое осаждение SiO2
- •Урок Плазмохимическое травление ( пхт )
- •Плазмохимическое удаление фоторезиста ( пхуф )
- •Тема: Металлизация Урок Общие сведения о металлизации
- •Урок Термическое испарение в вакууме
- •Ионное распыление
- •Тема: Общие сведения о технологии сборочных работ. Урок Разделение пластин на кристаллы.
- •Урок Методы сборки.
- •Сварка.
- •Склеивание.
- •Урок Этапы сборки.
- •I. Монтаж кристаллов.
- •II. Подсоединение электродных выводов.
- •III. Герметизация.
- •Тема: Испытания. Заключительные операции. Урок Испытания. Заключительные операции.
- •Список рекомендуемой литературы по курсу "Общая технология производства полупроводниковых приборов".
- •По темам курса:
- •Содержание
2. Диффузия из ограниченного источника примеси -
когда количество атомов примеси, уходящее из поверхностного слоя вглубь полупроводника не восполняется. При этом поверхностная концентрация примеси со временем уменьшается.
Двухстадийная диффузия.
При обычных комнатных температурах диффузия в твердых телах практически не наблюдается. Диффузию в полупроводниках ведут при высоких температурах -1000°-1200°С.
Диффузию проводят в две стадии:
1 - маскирующий окисел
полупроводниковая пластина
примесно-силикатное стекло
диффузионная область после загонки
окисная плёнка, растущая при разгонке
диффузионная область после разгонки
Температура второй стадии выше - 1050° - 1230°С. Примесь, введенная на первой стадии, перераспределяется, поверхностная концентрация уменьшается за счет частичного ухода примеси вглубь пластины. Глубина проникновения примеси в полупроводниковую пластину увеличивается до заданной глубины. Создается требуемая диффузионная область.
Температура и длительность второй стадии диффузии определяется требуемой глубиной диффузионной области. Процесс ведут в окислительной среде. Растущая при диффузии примеси пленка SiO2 защищает поверхность кремния от эрозии (в результате его возможного испарения ), от нежелательных химических реакций, от испарения, от
попадания посторонних частиц.
Способы проведения диффузии.
Наиболее широко в технологии производства ИМС используют способ диффузии в открытой трубе. Кремниевые пластины (от 50 до 200 штук) загружают в кассете в кварцевую трубу через ее выходной конец, сообщающийся с атмосферой. Входной конец трубы соединен с системой подачи газа- носителя.
Источниками примеси (диффузантами) являются твердые, газообразные, жидкие, стеклообразные соединения, в состав которых входит легирующий элемент. Примеси в элементарном состоянии для диффузии не применяют.
При проведении диффузии с использованием твердого источника применяют двухзонные печи.
1- газовая система
2 - источник примеси
3 - кварцевая труба
4 - п/п пластина
5 - нагреватель
6 - выходное отверстие
В низкотемпературной зоне помещают контейнер с порошком источника примеси ( В2О3 - борный ангидрид; Р2О5 - фосфорный ангидрид ), в высокотемпературной зоне помещают кассету с пластинами.
Газ-носитель (смесь инертного газа и кислорода), поступая из системы подачи газа, вытесняет из кварцевой трубы воздух, который удаляется через выходное отверстие. Проходя через зону источника примеси, газ-носитель захватывает молекулы источника примеси и переносит их в зону расположения пластин. Молекулы источника примеси адсорбируются на поверхности пластин. На поверхности идут химические реакции с освобождением элементарной легирующей примеси, которая и диффундирует в глубь полупроводниковой пластины:
2 В2O3 + 3 Si → 3 SiO2 + 4 В ( 1 )
2 Р2O5 + 5 Si → 5 SiO2 + 4 Р ( 2 )
При проведении диффузии с использованием газообразного источника
газообразные диффузанты подаются из баллона и перед входом в кварцевую трубу смешиваются с азотом и кислородом. В зоне реакции образуется оксид легирующего элемента, а на поверхности кремниевых пластин выделяется элементарная примесь, которая диффундирует в глубь пластины.
Например, процесс диффузии фосфора при использовании фосфина РН3 сопровождается реакциями:
4 РН3 + 5 O2 → 2 Р2О5 + 6 H2 - в трубе
2 Р2О5 + 5 Si → 5 SiO2 + 4 Р - на поверхности кремния
А процесс диффузии бора при использовании диборана B2Н6 сопровождается реакциями:
2 B2Н6 + 3 O2 → 2 B2О3 + 6 H2 - в трубе
2 В2O3 + 3 Si → 3 SiO2 + 4 В - на поверхности кремния
Диффузия проводится в однозонной печи.
При проведении диффузии с использованием жидкого источника применяют однозонную печь.
Пары жидких диффузантов из дозатора разбавляются газом-носителем и в зоне реакции, расположенной перед зоной диффузии, образуются оксиды соответствующих легирующих элементов:
В трубе: 4 POCl3 + 3 O2 → 2 P2O5 + 6 Cl2
или
4 BBr3 + 3 O2 → 2 B2O3 + 6 Br2
А на поверхности кремниевых пластин выделяется элементарная примесь:
2 Р2O5 + 5 Si → 5 SiO2 + 4 Р
или
2 В2O3 + 3 Si → 3 SiO2 + 4 В ,
которая диффундирует в глубь пластины.
Преимуществами способа диффузии в открытой трубе являются легкая управляемость составом паро-газовой смеси и скоростью газового потока, атмосферное давление.
После проведения процесса диффузии контролируются следующие параметры:
глубина залегания диффузионной области,
удельное поверхностное сопротивление,
дефектность диффузионной области.