Основные технологические процессы изготовления кремниевых ИС
Обрезание затравочной и хвостовой части слитка-були Обдирка боковой поверхности до нужного диаметра Шлифовка одного или нескольких базовых срезов Резка слитка на пластины Снятие фаски с боковых поверхностей пластин Обработка поверхности пластин
ОБС: Ориентация пластин при обработке ДБС: ориентация поверхности и тип проводимости
Резка монокристаллической були кремния на пластины. D = 30, 60, 90, 100, 150, 300мм… В 2011г. наметился переход на 450 мм! 30-90 – теперь не бывает (для Si)!!! - УЧЕБНИКИ БЫСТРО СТАРЕЮТ! h = 200 - 500 мкм (0.2 – 0,5 мм) Резка слитка обуславливает: ориентацию поверхности толщину плоскопараллельность прогиб
1 – рельефный 2 – трещиноватый 3 - напряженны й
Эпитаксия – процесс наращивания тонких монокристаллических слоев на монокристаллических подложках Рост кристаллической пленки происходит при температуре ниже температуры плавления Гомоэпитаксия (автоэпитаксия) – материал слоя идентичен материалу подложки Гетероэпитаксия – материал слоя и подложки различаются Эпитаксия из газовой фазы (ГФЭ), из жидкой фазы (ЖФЭ), эпитаксия из молекулярных пучков в вакууме (МЛЭ), эпитаксия из твердой фазы (ТФЭ)
Проверенный способ получения слоев кремния Наиболее распространены хлоридный и силановый методы ГФЭ
Re<2000 – ламинарное течение, Re>2000 – турбулентное течение
Легирующие добавки в ПГС: PCl 3, PBr 3, PH 3, B 2 H 6
Реализуется в изотермических (испарение растворителя, изотермическое смешивание) и неизотермических (принудительное охлаждение, переохлаждение раствора-расплава) условиях Используется для получения многослойных структур на основе соединений А III В V используется при изготовлении инжекционных лазеров, источников спонтанного излучения, туннельных диодов
или эпитаксия из молекулярных пучков в вакууме
Цель процессов легирования – создание областей разного типа проводимости
Ионное легирование
ИЛ – метод легирования кремниевых пластин Ионы примеси, обладающие высокой кинетической энергией, внедряются в кристаллическую решетку кремния Схематическое представление процесса ионной имплантации
Достоинства метода : Контролируемое введение примеси Полная совместимость с процессами планарной технологии Однородность легирования Возможность создания малой области легирования на заданной глубине, в том числе мелкозалегающих слоев Особо чистые условия процесса Недостатки метода : Нарушение кристаллической структуры Эффект каналирования
Системы сканирования пучка ионов
Теория Линдхарда, Шарфа, Шиотта
В определенном диапазоне углов падения ионов возможно движение ионов между атомными плоскостями
- Это процесс переноса примесей из области с высокой в область с низкой концентрацией, стимулированный высокой температурой Методом диффузии формируют активные, пассивные элементы ИС и изоляцию Источники легирующих примесей могут быть твердые, жидкие и газообразные
- Диффузия, в отличие от ИЛ, проводится при высокой температуре Профиль распределения примеси при диффузии и ионной имплантации разные
Закон Фика Уравнение диффузии Граничные и начальные условия
Из неограниченного источника Из ограниченного источника
Источник примеси – примесно-силикатное стекло (БСС, ФСС) или газ 1-я стадия – загонка примеси, 2 - разгонка
за внимание!
