Звоните! 
 (926)274-88-54 
 Бесплатная доставка. 
 Бесплатная сборка. 
Ассортимент тканей

График работы:
Ежедневно. С 8-00 до 20-00.
Почта: soft_hous@mail.ru
Читальный зал -->  Электронные вычислительные машины 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 [ 45 ] 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69

личества примесных атомов может существенно изменить свойства материала исходной заготовки. Наиболее вредное воздействие* оказывают примеси меди, коэффициент диффузии которых в крем-НИИ очень велик.

Большое значение имеет предокислительная очистка кремния от загрязнений, приводящих к прерывистости в пленках. Преимущество оксидирования при высоком давлении состоит в возможности снижения температуры процесса без увеличения продолжительности.

Анодное оксидирование кремния имеет две модификации: оксидирование в жидком электролите и в газовой плазме. Процесс анодного оксидирования дает возможность получать оксидные пленки при более низких темпсрпт\рл, что огршптчивает пере-расп)С;дсление ири.чессн в предварительно сформированных диффузионных областях.

Для создания межслойной изоляции процесс оксидирования нб применяют, а диэлектрические слои получают осаждением.

Пленки диоксида кремния как защитные слои обладают сл дующими недостатками: 1) пористостью структуры, что приводит к возможности проникновения водяных паров и некоторых примесей к исходной поверхности кремния; 2) способностью атомо! ряда элементов мигрировать сквозь пленку диоксида кремния, чт1 приводит к нестабильности характеристик полупроводниковых приборов.

Фотолитография. Фотолитография представляет собой процес образования на поверхности диоксида подложки фоторезистивного изображения топологии схемы и последующего переноса его на подложку. По структуре он совпадает с методами, применяемыми при образовании проводников печатных плат. Однако этот прО цесс имеет свою специфику, обусловленную требованиями высокой разрешающей способности и повышенными требованиями к каче ству применяемых материалов и чистоте окружающей среды.

Высокую разрешающую способность рисунка схемы обеспечивают позитивные фоторезисты. Однако их преимущества не исключают возможности использования негативных фоторезистов, обладающих большей кислотоустойчивостью и простотой проявле- ния. Основные этапы процесса контактной печати приведены на рис. 17.12.

Подготовка поверхности подложки (рис. 17.12, а) существенно влияет на адгезию фоторезиста. Последний следует наносить сразу же после окисления/ пластины без каких-либо дополнительных обработок поверхности. Если подложки хранятся более часа, то производится термообработка в сухом кислороде или азоте при =1000°С в течение нескольких минут. Она позволяет устранить гидрофильность поверхности подложки.

Нанесение фоторезиста производят центрифугированием (рис. 17.12,6). Оптимальная толщина слоя фоторезиста на-

ходится в пределах 0,3... 0,8 мкм. При толщине слоя менее 0,2 мкм вероятность появления проколов резко увеличивается, а при толщинах более 1 мкм снижается разрешающая способность процесса, что не дает возможности получать элементы с малыми размерами.

При нанесении фоторезиста необходимо обеспечить однородность слоя (отсутствие пор, инородных частиц и др.) и равномерность его по толщине. Однородность слоя зависит от чистоты исходного фоторезиста, чистоты

ттттштт

Рис. 17.12. Последовательность процесса фотолитографии:

/ - пленка SIO2; 2 - пластина кремния; 3 - слой фоторезиста; 4 - фотошаблон

окружающей среды, режимов и способа сушки. Равномерность толщины слоя зависит от вязкости фоторезиста и ре-жнмо.ч сги 1!анесения. licpac-номерность слоя по толщине является причиной ухудшения контрастности вследствие неполного прилегания фотошаблона к фотослою при экспонировании.

Удаление растворителя из слоя фоторезиста для образования прочной и однородной пленки осуществляется сушкой при i=18... 20 в течение 15 ...30 мин, а затем при =90... 100°С в течение 30 мин.

Перенос изображения с фотоша бл о и а и а пластину, покрытую слоем фоторезиста, реализуется путем экспонирования (рис. 17.12, в). Если процесс фотолитографии повторяется, то необходимо ранее полученный рисунок совместить с рисунком на фотошаблоне. Точность совмещения составляет 0,25... 0,5 мкм. В качестве источника света используют ксеоновые и ртут-но-кварцевые лампы.

На качество переноса существенно влияют дифракционные яв ления, возникающие при наличии зазоров между шаблоном и пластиной. Зазоры возникают вследствие неплоскбстности подложки, достигающей 20 мкм. Качество переноса изображения с фотошаблона на слой фоторезиста может быть оценено только после проявления.

Проявление скрытого изображения (рис. 17.12,г) в негативном фоторезисте заключается в удалении участков, находившихся под темными местами фотошаблона. В случае позитивного фоторезиста удаляются облученные участки. Негативные фоторезисты проявляют в органических растворителях (трихлорэти-лене и др.), а позитивные - в щелочных растворах.



Для улучшения защитных свойств полученный слой сушат при /=100... 120°С, а затем задубливают при /==200... 250°С в течение 30...40 мин. Требуемый рисунок схемы получают травлением не защищенных фоторезистом участков подложки в смеси азотной и плавиковой кислоты (рис. 17.12, (?).

Травление долл-сно обеспечивать полное вытравливание оксидных пленок. При этом встречаются случаи, когда надо одновременно вытравливать оксидные пленки различной толщины. Точность операций травления зависит от точности изготовления негатива и качества фоторезиста. В случае плохой адгезии слоя с поверхностью заготовки плавиковая кислота может проникать под задубленный слой и вытравливать защищенные им участки оксидной пленки. Оставшийся на поверхности слой фоторезиста удаляют в растворителе, в качестве которых применяют органические жидкости и серную кислоту. После набухания пленки фоторезиста удаляют тампоном.

Фотолитография является одним из основных технологических процессов при производстве полупроводниковых микросхем. Ее широкое применение объясняется высокой воспроизводимостью и разрешающей способностью, позволяющей получить рисунок малых размеров, универсальностью и гибкостью метода, высокой: производительностью. Недостатком контактной фотолитографии являются быстрый износ фотошаблона и возникновение дефектов на соприкасающихся поверхностях. При контактировании фотошаблон вдавливает в фоторезистивный слой любые частицы (например, пылинки), которые приводят к дефектам в защитном слое фоторезиста.

Пылинка на поверхности фоторезиста может воспрепятствовать его задублению и привести к образованию отверстия ( прокола ) в оксиде. Такой же эффект может дать пылинка или какие-нибудь темные точки на прозрачной части фотошаблона. Отверстие в затемненной части фотошаблона может привести к неполному удалению оксидной пленки. Размеры частичек пыли соизмеримы с размерами областей контактных элементов. Их наличие приводит к браку микросхемы.

Вероятность появления дефектов, возникающих вследствие по падания на поверхность кремния нерастворимых частиц пыли и других точечных загрязнений, пропорциональна площади пластины. Наличие таких дефектов ограничивает максимальную величину площади микросхем.

Бесконтактная (проекционная) фотолитография устраняет контакт между фотошаблоном и слоем фоторезиста, что позволяет избежать целого ряда недостатков, присущих контактной фотолитографии.

Метод проекционной печати (рис. 17.13) заключается в проецировании изображения с фотошаблона на покрытую слоем фоторезиста пластину, размещенных на значительном расстоя- J

НИИ друг от друга. Размеры рисунка на фотошаблоне могут быть выполнены в увеличенном масштабе. При этом методе повышаются требования к плоскостности подложек и однородности толщины слоя фоторезиста. Высокие требования предъявляются к объективу, который должен обеспечить нужное разрешение на всем рабочем поле подложки. В настоящее время наилучшее разрешение (0,4 мкм) может быть получено на площади 2x2 мм. Трудности создания объективов, обеспечивающих высокое разрешение на большой площади, препятствуют широкому внедрению метода проекционной фотолитографии.

Фотолитография на микрозазоре сочетает достоинства контактного и проекционного методов фотолитографии. При этом методе между пластиной и фотошаблоном устанавливается зазор в 10... 20 мкм. Такой зазор является достаточно большим, чтобы свести к минимуму явление дифракции, и в то же время достаточно малым, чтобы пренебречь нелинейными искажениями в зазоре при передаче изображения. Промышленное оборудование для р (.. 17.13. Схема про-экспонирования на микрозазоре значитель- екциоииого экспаии-но сложнее, чем установки для контактно- роваиия:

го экспонирования. / - источник света; 2-

ТТ J.J. конденсор; 3 -свето-

ДИффуЗИЯ. г)ТО процесс переноса ЛегИ- Фильтр; фотошаблон;

рующих примесей из областей с большей ?нТ; б-фо?оре зист;7-

концентрацией в области с меньшей кон- пластина полупроводника

центрацией. Если в твердом теле имеется

градиент концентрации атомов какого-либо элемента, то создается направленное диффузионное движение, стремящееся вырав-нить концентрацию этих атомов во всем ббьеме. Процессы выравнивания концентрации происходят при достаточно высоких температурах, когда резко увеличиваются скорости движения частиц. Они характеризуются коэффициентом диффузии D, который определяется массой вещества, проникающего через единичную площадку за единицу времени при градиенте концентрации, равном единице. Коэффициент диффузии (cmVc)


(17.3)

где Do - постоянный коэффициент, зависящий от свойств материала, в котором происходит диффузия, и от диффундирующего вещества (численно равен коэффициенту диффузии при бесконечно большой температуре), см/с; ДЯ - энергия активации диффузии, кал/моль; i? - универсальная газовая постоянная, равная 1,99 кал (град/моль); Т - температура, К.



Коэффициент диффузии для определенного материала и диффундирующей примеси в первом приближении зависит только от температуры (экспоненциальная зависимость).

Коэффициент диффузии элементов III группы (В, А1, In) в кремний на 1... 1,5 порядка выше, чем элементов V группы (As; Р; Sb). Например, коэффициент диффузии бора в кремний при /=1473 К составляет 10,5 см2/с, мышьяка -0,3 см/с

ю-.о-о

:0:0:0

Рнс. 17.14. Связи в кристалле кремния:

а - изолированный атом; б - совокупность атомов

.

:0:СГО: :0:0:0:

/

:0:0:©:

Рис. 17.15. Распределение электронов при введеннн прнмесн:

а -примеси V группы (доноры); б - примеси III группы (акцепторы); / - электрон проводимости; 2 - изолированный донор; 3 - вакансия (дырка); 4 - изолированный акцептор

Если концентрация вещества изменяется лишь в одном направлении, то поток в данном месте пропорционален градиенту распределения концентрации вещества в этом же месте, что выражается уравнением, называемым первым законом Фика:

Fix, t) = -~D[dN(x, i)fdx], (17.4)

где F{x, t) - поток диффундирующего вещества в точке с координатой X в момент времени t; дЫ{х, Q/a: -градиент распределения концентрации вещества (примесей) в той же точке и в тот же момент времени.

Знак - в (17.4) показывает, что диффузия происходит в направлении убывания концентрации примесей.

Второй закон Фика выводится из уравнения (17.4) и показывает распределение концентрации растворимой примеси в диффузионном слое во времени:

дЫ{х, i)/diD[dW(x, t)/dx% (17.5)

Уравнение (17.5) получено при условии, что коэффициент диффузии не зависит от концентрации примесей. Это справедливо для большинства практических случаев диффузии примесей в полупроводники. При заданном (постоянном) коэффициенте диффузии уравнение (17.5) описывает характер распределения диффундирующих частиц в различных точках среды как функцию вр мени. Оно может быть использовано для расчета распределений концентрации примесей и называется уравнением диффузии.

Путем диффузии легирующих примесей в кремний можно в значительных пределах изменять его удельную проводимость и, что особенно важно, получать проводимость различного типа.

Изолированный атом кремния содержит четыре валентных электрона (рис. 17.14, а) и может образовывать связи с четырьмя соседними атомами (рис. 17.14,6).

В кристаллах с идеальными связями все валентные электроны находятся в устойчивых связях и электропроводность возникать не может. Правильная структура атомов в реальных кристаллах нарушается из-за появления различных дефектов, плотность которых может составлять 1 % и более. Особый интерес представляет диффузия замещения (диффузия по вакансиям), при которой посторонний атом с другим числом валентных электронов, чем у атомов кристалла, замещает в кристаллической решетке атом кристалла.

Если атом V группы периодической системы элементов (например, Р, As, Sb) с пятью валентными электронами замещает атом кремния, то четыре электрона вступают в ковалентную связь с основными элементами. Оставшийся пятый электрон будет иметь сравнительно малую энергию ионизации, т. е. будет слабо связан с атомом V группы (рис. 17.15, а). Такой атом может быть легко отщеплен и начинает свободно двигаться между узлами решетки, создавая проводимость Л-типа. Примеси, отдающие свободный электрон проводнику, называют донорными.

Если атом III группы периодической системы элементов (В; А1; In) замещает атом кристалла IV группы (Si), то в этом случае требуется дополнительный электрон. Пусть у атома А отсутствует один электрон и приложено электрическое поле (рис. 17.15, б). Валентный электрон соседнего атома В может переместиться к атому А и компенсировать недостающий электрон. Аналогично, валентный электрон может переместиться от атома С к атому В. Конечным результатом этого процесса будет прохождение валентного электрона от атома С к атому А и движение дырки в противоположном направлении. В физике твердого тела отсутствие валентного электрона трактуется как дырка, которая рассматривается как положительно заряженная частица, создающая проводимость Р-типа. Примеси, обусловливающие дырочную проводимость, называют акцепторами.

Процесс диффузии осуществляется в два этапа. На первом этапе из бесконечного источника (газовая фаза) на кристалле создается слой, насыщенный примесью. Этот этап называется загонкой примеси. Он проводится в присутствии кислорода, что способствует образованию на поверхности слоя боросиликатного стекла (для примеси В2О3) или фосфорно-силикатного стекла (для примеси Р2О5). Параметрами процесса загонки являются концентрация диффузанта и кислорода в газе-носителе, скорость газовой смеси и время процесса. На втором этапе примесь под-



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 [ 45 ] 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69



ООО «Мягкий Дом» - это Отечественный производитель мебели. Наша профильная продукция - это диваны еврокнижка. Каждый диван можем изготовить в соответствии с Вашими пожеланияи (размер, ткань и материал). Осуществляем бесплатную доставку и сборку.



Звоните! Ежедневно!
 (926)274-88-54 
Продажа и изготовление мебели.


Копирование контента сайта запрещено.
Авторские права защищаются адвокатской коллегией г. Москвы
.