19.Фотолитогра́фия — метод получения рисунка на тонкой плёнке материала

фоторезисты-сложн полимерн композиции, в составе кот есть фоточувствительные и плёнкообразующ компоненты, растворители и добавки.

позитивн фоторезисты- изгот на основе фоточувствит и фенолформальдегидных смол.При поглощении квантов облучения НХД распадается на азот и радикал, облучённые участки фотослоя, становятся гидрофильными.

негативн фоторезисты- изгот на основе каучуков. Циклокаучук явл полимерн основой и облад слабой фоточувствительностью.

фотошаблоны- с их пом производится локальн облучение фотослоя. Фотошаблон- плоскопаралл пластина из прозрачного материала с нанесённым непрозрачным плёночн рисунком, соответствующим топологии одного слоя и структуры ИМС и многократно повторенным.

20.Операции:

-формир фотослоя- обеспечивает получение равномерных по толщине и бездефектных слоёв с хор адгезией.

-подгот подложек к нанесению фоторезиста- индивидуальна, в зависим от материала подложки. Если фотомаска исп-ся за лок травления, то качество передачи рисунка зависит от адгезии. Подготовленная к фотолит поверхность- хорошо смачивается фоторезистом, плохо водой.

-нанесение фоторезиста: 1.центрифугирование. для круглых подложек. подложки располаг на диске центрифуги, несколько капель фоторезиста наносят на подложку и сразу включ центрифугу, при её вращении жидк фоторезист растекается по пов-ти подложки. достоинства: выс воспроизводимость толщины фотослоя, возможность получения тонких слоёв. недост: наличие краевого утоления, загрязнение слоёв, необх тщат контроля. 2. распыление. произв форсункой, в кот из сопла при помощи сжатого воздуха выходит фоторезист. для получения равномерн слоёв распыление выполняют движущейся форсункой на движущиеся подложки. параметры слоя зависят от температуры и давления, скоростей движения форсунки. плюсы:краевое утолщение отсутствует, малый расход фоторезиста, высокая производит. минусы:затягивание пыли и грязи. 3. окунание. А) погружение подложки в фоторезист и извлечение с регулируем скоростью. примен для двусторон нанесения. Б)погружение подложки в воду через тонк слой резиста и обратное извлечение. преимущ: получен тонк, равномерн бездеф слоёв. 4. накатка- для сухих плёночн резистов. слой резиста находится между несущей и и тонк защитн плёнками. метод примен для получения топологич рисурнков с бол р-рами.

- первая сушка (термообработа) - выпол после насения фоторезиста. во время сушки удаляется растворитель. удаление растворителя м. разбить на 2 этапа: диффузия изнутри слоя к границе слой- атмосфера и испарение с пов-ти. сушку нужно проводить в инертной атмосфере. параметры: температура и время.

-формир фотомаски- тут в фотослое создаётся топологич рис.

- совмещение- наложение рисунков шаблонов и подложки.

-экспониривание контакт слособом-выпол-ся после совмещ рис-ов и устранения зазора до полного контакта. нужное усилие контакта создаётся вакуумн прижимом, источник излучения- ртутно- кварц лампы, параллельность пучков обеспечивается сис-мой конденсоров. ограничение конт фотолит- мех повреждения раб поверхностей. плюсы- выс производительность.

проекц фотолит- основана на получении изображения, соответствующего топологии шаблона на пов-ти фотослоя с пом оптич сис-мы. минусы: сложность, невозможность сохранения плоскостности пов-ти. плюсы: выс точность, выс разрешающ способность.- проявление- проц удаления лишних в фотослое участков в соответствии с лок облучением при экспонировании.

-вторая сушка(термообраб)- для удаления травителя, повышения хим стойкости. сушку проводят в 2-3 этапа, постепенно поднимая температуру.

21.-экспониривание контакт слособом-выпол-ся после совмещ рис-ов и устранения зазора до полного контакта. нужное усилие контакта создаётся вакуумн прижимом, источник излучения- ртутно- кварц лампы, параллельность пучков обеспечивается сис-мой конденсоров. ограничение конт фотолит- мех повреждения раб поверхностей. плюсы- выс производительность. Ограничения: неизбежность мех повреждений рабочих пов-тей шаблона и подложки, из-за него необходима частая замена фотошаблонов. при конт способе шаблон вдавливает в фотослой пылинки и микрочастицы.

экспонир с микрозазором- после совмещения между подложкой и шаблоном есть зазор 10-25мкм, при кот осуществляют облучение фотослоя.

наличие зазора при экспонир увелич влияние дифракции света на передачу рисунка. зазор при экспонир уменьш повреждения шаблона.

проекц фотолит- основана на получении изображения, соответствующего топологии шаблона на пов-ти фотослоя с пом оптич сис-мы. минусы: сложность, невозможность сохранения плоскостности пов-ти. плюсы: выс точность, выс разрешающ способность.- проявление- проц удаления лишних в фотослое участков в соответствии с лок облучением при экспонировании.

Ионно-плазменное , высокочастотное и магнетронное напыление.

Образование потока частиц происходит в результате выбивания атомами аргона , атомов распыляемого в-ва, которым придана большая энергия. Выбитое в-во распыляется в виде атомов и часть его ионизируется электронами плазмы. Распределение в-ва в плазме происходит хаотично(из за соударений с молекулами остат газа) и поступает на поверхность пластин под разными углами, завлекая с собой и остаточный газ. Поток в-ва имеет большую энергию, малую плотность потока и присутствие ионов среди нейтральных атомов. Это обуславливает нагрев подложки и интенсивную десорбцию. Различают физическое, реактивное, высокочастотное, магнетронное и ионно-плазменное распыление.

Физическое катодное распыление

Этот процесс проводят в вакуумных камерах диодного типа в плазме тлеющего разряда аргона. Пластины устанавливают на анод, а катод служит источником атомов для плёнки. В камеру загружают пластины, проводят откачку до давления 1х10^-3…1х10^-4 Па, напускают аргон до давлен 1,3…13Па. Далее идёт непрерывная откачка-подача аргона(через натекатель). Плазма загорается при подаче на катод отрицательного потенциала 1.5…4 кВ относит заземл анода. Ионы аргона бомбардируют катод, распыляя его. При открытии заслонки распылённые частицы устремляются к пластинам, осаждаясь на них. Процесс останавливается отключением напряжения. К плюсам относят: низкая темп пластин, равномерность плёнок, безынерционность . К минусам: низк скорость, загрязнен остаточн газом.

Реактивное катодное распыление

Проводится процесс в среде тлеющего разряда смеси инертного и активного газов. Атомы распыляемого катода вступают во взаимодействие с активным газом и образуют твёрдые р-ры; новое в-во поступает на подложки. Для получения оксидн плёнок провод в среде аргон-кислород, нитридов- аргон-азот, карбидо- аргон-метан. Этот способ позволяет не только получать разные плёнки, но и управлять их св-вами, пример: сопротивлением. Основная трудность- точное дозирование вводимого в камеру газа.

Ионно-плазменное распыление

Производ при давлен 10^-2Па в плазме несамостоятельного дугового разряда. Процесс происходит в трёх или четырёхэлектродных камерах. Источником атомов является дополнит электрод-мишень, располож напротив пластинодежателя с пластинами. Откач воздух до предела, подают ток на катод, приклад напряжение и напуск инертный газ. На мишень подаётся отриц потенциал 200…1000В. Электрич поле вытягивает положит ионы из плазмы и ускоряет их. К плюсам: загрязнен плёнок остат газами меньше, высокая скорость осаждения, плотность и адгезич плёнок лучше, процесс легкоуправляем. К минусам: ограниченные возм реактивного распылен, катод- источник загрязнений, сложность устройства.

Высокочастотное распыление(ВЧ)

При плохопроводящем катоде будет происходить накопление положительного заряда, ионы не будут вытягиваться из плазмы, распыление прекратится. Необходимо удалять накопленный положительный заряд, это обеспечивают подачей ВЧ-потенциала, тогда при отрицательном напряжении происходит распыление, а при положительном ликвидация накопленного заряда. ВЧ-разряд стабилен, целесообразен для создания диэлектрических плёнок.

Магнетронное распыление

Отличит особенность- наличие электрического и кольцеобразного магнитного поля(нормальных по отношению друг к другу) это поле для эмитированных электронов является ловушкой: под действием эл поля они стремятся к аноду ,магнитное разворачивает их к катоду, в результате- электроны движ по циклоидальной траектории. Потеряв энергию- движ к аноду диффузионно, в результ чего число ионизирп атомов растёт, разряд может существовать при меньшем давлении. Это позволяет получать плёнки менее загрязнён остат газом. За счёт увеличен концентрации ионов аргона у катода возростает адгезия. К минусам: неравномерность электрич и магнитного полей, расыляется только узкая часть мишени.

29.Эпитаксия-процесс наращивания монокристаллических слоёв на монокристаллических подложках. Монокристаллические подложки в процессе роста эпитаксиального слоя выполняют ориентирующую роль затравки, на которой происходит кристаллизация. Эпитаксиальные слои можно наращивать в вакууме(МЛЭ), из ПГФ и жидкой фазы. При эпитаксии из ПГФ и вакуумной рост кристалла происходит при температуре ниже температуры плавления. Жидкофазная эпитаксия применяется для получения слоёв двойных или тройных полупроводниковых соединений, но этот метод плохо совмещается с сухими процессами интегральной технологии.

Если составы материалов практически одинаковы, процесс называют автоэпитаксией.

Гетероэпитаксия-процесс ориентированного нарастания вещества, отличающегося по химическому составу от вещества подложки. Для изготовления ИМ применяют подложки, с выращенными эпитаксиальными слоями: однослойные, многослойные, со скрытыми слоями и гетероэпитаксиальные.

Основная особенность эпитаксии по сравнению с диффузией и ионным легированием:

-Возможности легирования при эпитаксии гораздо шире, чем при диффузии.

-Возможность эпитаксии получения высокоомных слоёв полупроводника на никоомных пластинах. При эпитаксии можно получать различные распределения легирующих примесей. Можно получать многослойные структуры в одном процессе. Эпитаксиальные слои не содержат кислорода и углерода, при которых возникают дефекты.

При использовании диффузии на поверхности пластин создают повышенные концентрации легирующей примеси, которая начинает диффундировать вглубь.

Диффузия-метод введения легирующих примесей в пп пластины или выращенные на них эпитаксиальные слои с целью получения областей противоположного типа проводимости любо с более низким электросопротивлением. В отличие от эпитаксии диффузионное легирование идёт в присутствии примесей подложки. Диффузионные слои имеют толщины от сотых долей микрометров до нескольких микрометров, в отличие от эпитаксиальных слоёв толщиной 0,1…100 мкм. Диффузионно-легированные слои отличаются неравномерным распределением концентрации примеси по глубине. Концентрация максимальна на поверхности и убывает, в глубь слоя.

Особенностью ионного легирования является возможность получения заданной концентрации примеси на данной глубине, практически на любой площади пластины, т.к. можно с большой точностью задавать ток ионного луча. Метод ионного легирования позволяет вводить в пп пластины ионы различных примесей и получать требуемые распределения концентраций. В отличие от диффузии, при ионном внедрении ускоренные ионы обладают кинетической энергией в десятки килоэлектронвольт. Ионы бомбардируют подложку и преодолевают поверхностные барьеры, ионное внедрение идёт равномерно по всей поверхности. Также при этом методе возможно легирование через слой плёнки (диоксида кремния); возможность получения скрытых легированных областей; высокая производительность.

30. Хлоридный метод основан на использовании химического взаимодействия паров тетрахлорида кремния с чистым водородом.

Из реакции можно увидеть, что при определённых условиях скорость роста эпитаксиального слоя может стать равной нулю, и кремний начнёт травиться ( при низких и выс. Температурах). рис.5.1

Скорость роста эпитаксиального слоя может быть ограничена процессами массопепреноса или скоростями хим.реакций. При ограничении массопереноса, скорость роста зависит от концентрации кремнийсодержащего соединения в газовой фазе (область Б на рис.-скорость роста незначительно меняется при изменении температуры).В области А скорость эпитаксиального роста определяется скоростью суммарной хим.реакции и линейно возраастает с темперетурой. Рис. 5.2

Увеличение скорости роста на первом участке можно объяснить увеличением доставки в-ва на пластину; дальнейшее уменьшение скорости роста при концентрациях, больших 0,1 моля, объясняется неполным восстановлением тетрахлорида кремния и начинающимся травлением кремния тетрахлоридом :

Процесс наращивания слоёв кремния выполняют способом проточной трубы при атмосферном давлении. Подложкодержатель выполняет роль нагревателя. Парогазовая смесь поступает в зону реакции через множество отверстий в кварцевых трубках .

Процесс эпитаксиального осаждения включает:

-загрузка пластин в гнёзда подложкодержателя;

-продувка реактора азотом для вытеснения воздуха;

-продувка водородом;

-нагрев пластин до температуры 1200 С и выдержка до восстановительного отжига;

-газовое травление в обезвоженном хлористом водороде, по окончании продувка водородом и охлаждение подложкодержателя до температуры эпитаксиального наращивания 1150 С.

-осаждение эпитаксиального слоя; продувка водородом;

-защита поверхности эпитаксиального слоя плёнкой диоксида кремния, продувка водородом;

-медленное охлаждение пластин;

-продувка реактора азотом.

Недостаток хлоридного процесса- высокие температуры процесса.

Силановый метод. Основан на использовании необратимой реакции термического разложения силана:

SiH₄Si↓+2H₂↑

Необратимость реакции разложения моносилана способствует получению более резкого распределения концентрации легирующей примеси на границе пластина-слой. Достоинства метода: отсутствие вредных продуктов (хлористого водорода, хлора); скорость роста слоёв выше, чем при восстановлении тетрахлорида кремния.

Недостатки: самовоспламеняемость и взрывоопасность моосилана.

Управление процессами эпитаксии и ПГФ: плавное изменение концентрации реагентов в парогазовой смеси, температуры пластин или подложек, времени.

31. Диффузия может осуществлятся 3-мя способами. При обменном механизме происходит простой обмен местами двух атомов или кольцевой обмен с участием нескольких атомов. При вакансионном механизме диффузия осуществляется путём последовательных перескоков примесных атомов замещения из собственных узлов в свободные узлы. При межузельном механизме осуществляется в результате последовательных переходов примеси внедрения из одного междуузлия в другое.

Растворимость примесей увеличивается с увеличением температуры и после достижения максимальной растворимости начинает уменьшаться. Предельной растворимостью наз. максимально возможное кол-во определённой примеси в единице объёма данного полупроводника при данной температуре.

Диффузия из бесконечного постоянного источника:

33. техника выполнения диф легирования. Осн способ проведения диффузии примесей в пласт- способ проточной трубы (СПТ). проц диффузия предъявл высокие требования к источникам примесей, чистоте оснастки, трубы. для предотвращ обеднения газового потока парами примесей перед проведениемм диф-ии спец насыщают кварц трубу примесью.

источники примеси- диффузанты, твурд, газообр, жидк соединения, в состав которых входит легирующий элемент.

-Раздельн твёрдые источники- борный и фосфорный ангидрид при температурах диф имеют выс давление паров, поэтому проц ведут в двухзонных установках. контейнер с порошком источника помещают в низкотемпер зоне, а кремн пластины- в высокомпер зоне. трубу продувают смесью инертного газа и кислорода, потом лодочку с пласт продвигают в рабочую зону и диф проводят в присутствии кислорода. на пов-ти идут хим реакции с освобождением легирующ примеси, которая диффундир в пласт: 2B₂O₃+3Si=>3SiO₂+4B

слой стекла защищ от испарения. Недост: необх-ть двухзонной установки, недост воспроизводимость

-параллельные тв источники ПТИ- пластины нитрида бора, алюминия, предварит оксидированные. Пласт-источники помещ в кассету между пласт кремния параллельно. Диф из ПТИ проводят при горизонт или вертик расположении пластин. Диф проводят в однозонных печах в потоке аргона.

-поверхностные тв источники- легированные оксиды, получен осаждением из ПГФ, центрифугированием, сушкой из растворных композиций. Диф проводят в однозонных печах в инертной среде. легируя поверхностный оксид двумя примесями с различн коэф диф, можно одноврем получать 2 диф слоя. Эта диф позвол широкий интервал значений поверхностных концентраций с малым разбросом при уменьшенной эрозии.

-газообр источники(ГИ)- подаются из баллона и перед входом в трубу смешиваются с азотом и кислородом. в зоне реакции образуется оксид легирующ эл-та, а на пов-ти пласт выделяется элементарн примесь. ГИ требует редкой замены , диф ведётся в однозон установке, выс воспроизводим. Недост: токсичность.

-жидк источники- позволяют двухступенчато разбавлять пары потоком газа, проходящим через дозатор, и общ потоком. продукты реакции потоком доставляются к пластинам, где идут реакции.Диф идёт через слой жидк стекла.Перед диффузией кварц трубу и кассету насыщают легирующ примесью.

34. дефекты и контроль эпитакс и диф структур. дефекты эпитакс слоёв наследуются от кристалла подложки и возник в проц роста. Дислокации, выходящ на пов-ть подложки, переходят в растущ слой, возникают из-за поверхностных загрязнений. Причина появления- мех напряжения. Дефекты упаковки- области с нарушением чередования атомн слоёв, на бок границах которых есть рассогласование с ост частью кристаллич структуры слоя. если в проц роста один из слоёв будет пропущен, то возникнет деф упаковки вычитания, а если слой повторится- то деф упаковки внедрения. Дефекты роста- появляются в местах расположения более крупн инородных частиц, в областях ускоренного роста. В проц роста дефекты превращаются в ямки, холмики.

Контроль эпит слоёв. В промышлен произ-ве контролируют толщину, удельн сопротивление, плотность деф-ов упаковки. толщина слоёв определяется методами окрашивания косого или шарофого шлифа. Контрольн образец сошлифоввают под небольшим углом или на его пов-ти вышлиф небольшую лунку с пом стального шара.окрашивание шлифов происх за счёт различия электродных потенциалов р-н- областей.

бесконтактн неразрушающий метод ИК_инферометрии, применяют для слоёв, оптические контакты которых сильно отличаются от оптич констант подложек, точность измерения +/- 5%. ИК лучи частично отражаются от нраницы воздух-слой, проходят сквозь эпитакс слой и отражаются от границы слой-подложка. в результате наложения 2 отражённых лучей наблюдается интерференц чередования тёмн и светл полос.

Удельн сопротивление измеряется зондовым методом. Для эит слоёв на высокоомн подложках противопол типа проводимости примен четырёх зонд метод. Уд. сопрот: q=4,53U/h.

Дефекты и контроль диф слоёв. Дислокации появляются в основном из-за несоответствия р-ров атомов примеми и полупроводника. При высоких температурах диф на пов-ти кремния м. проходить нежелат процессы образования хим соединений, сплавов и их испарение.Это приводит к эрозии.

Распределение концентрации примесей по толщине диф слоя опред методом дифференциальн электропроводимости. На пов-ти слоя измеряют электропроводность. Затем удаляют часть слоя и снова меряют эл.проводность. Считают среднюю концентрацию примеси в удалён части слоя.

Контроль после внедрения ионов. Для определения распределения концентрации по глубине слоя применяют метод масс-спектроскопии вторичн ионов и послойное измерение коэффициентов.

36.разориентированноевнедрениеионов. Ионное легиров осущ в два этапа: внедрение ионов, отжиг. Внедрение ионов принципиально отличается от диф с точки зрения механизма процесса. Движение ионов в полу проводнике определяется их начальной кинет энергией, а не градиентом концентрации, как при диффузии. Разориентированное внед рение ионов при угле падения больше критического сопровождается неупоря доченным движением ионов с передачей значитель ной энергии. При каждом столк новении происходит передача энергии атомам пластины и торможение движу щегося иона до тех пор, пока ион не остановится окончатель но . по мере внедрения ионов растет количество выбитых атомов из узлов кристаллической решётки и полупроводник переходит в аморфное состояние. траектория движения ионов в глубь подложки имеет вид ломаной линии. максимум распределения соответст вует расстоянию от поверхности равном среднему нормальному пробегу ионов .с увелич. Энергии максимум распределения сдвигается вв глубь подложки, это позволяет получать скрытые заглубленные слои с проводимостью противоположного типа. Отжиг после ионного внедрения необходим для восстановления нарушенной в следствие внедрения ионов кристаллической решетки полупроводника и перевода ионов в электр. активное состояние. За 10...20 мин при температурах до 700 °С смещенные атомы полупроводника и внедренные ионы приобретают достаточную подвижность и переходят в вакантные узлы решетки.цель легирования: выполнение примесью роли донора или акцептора.

25 варианты методов получения оксидных пленок на кремниевых пластинах.Процесс оксидирования, интенсифицируемый нагревом до высоких температур, принято называть термическим оксидированием. На тщательно очищенной поверхности кремния уже при комнатной температуре образуется пленка диоксида кремния толщиной 10... 15А, поэтому термическое оксидирование в любом случае ведется при наличии на поверхности тонкой оксидной пленки. Коэффициенты диффузии сильно зависят от температуры. При низких температурах коэффициенты диффузии и, следовательно, скорость роста пленки малы. Повысить скорость роста можно либо увеличением давления в реакционной камере установки, либо повышением температуры процесса. На практике термическое оксидирование кремния проводят при температурах 850... 1250 °С. При одной и той же температуре коэффициент диффузии воды в диоксиде кремния существенно больше коэффициента диффузии кислорода. Этим объясняются высокие скорости роста оксида во влажном кислороде. Выращивание пленок только в парах воды не применяется из-за плохого качества оксида. Более качественные пленки получаются в сухом кислороде, но скорость роста пленок слишком мала. Термическое оксидирование при повышенном давлении позволяет значительно уменьшать температуру или время процесса для выращивания диоксида кремния той же толщины, что при атмосферном давлении. Если проводить процесс в обычных для стандартного термического оксидирования режимах, можно получить толстые изолирующие слои. Это объясняется увеличением концентрации окислителя в растущем Si02 слое превышении его парциального давления и соответственным возрастанием скорости оксидирования кремния. Термическое оксидирова ние с добавлением п а р о в хлористого водорода в парогазо вую смесь позволяет получать менее пористые качественные пленки Si02 с более стабильными свойствами как в объеме, так и на границе с кремнием, что весьма важно при создании МОП-микросхем. Улучшение свойств получаемых пленок объясняется геттерирующим действием хлористого водорода. Для получения воспроизводимых свойств пленок рекомендуют двухстадийный процесс оксидирования: формирование пленок при температурах меньших 1000°С в сухом кислороде с добавлением НС1, термообработка при 1150 °С в атмосфере О2 + N 2 + НС1 для перевода ионов Na+ в пассивное неподвижное состояние и доведения толщины оксида до заданной. При температурах более 1000°С ионы хлора проникают в объем оксида и концентрируются у поверхности раздела Si02—Si. При температурах'менее 1000 °С стабилизирующее действие хлора пропадает, что объясняется резким уменьшением коэффициента его диффузии в оксид. Повышенная концентрация хлора у поверхности раздела Si02—Si объясняется наличием большого количества свободных кремниевых связей. Ионы хлора взаимодействуют с разорванными или ослабленными кремниевыми связями, образуя связанные пары Si—CI, имеющие ионный характер. Благодаря значительной не симметрии связей Si—С1. происходит кулоновское взаимодействие и захват ионов натрия с образованием неподвижной тройцой системы Si—С1~—NaПри стабилизации оксида с помощью паров хлористого водорода важно выбрать режим, при котором хлорные ловушки захватят весь положительный свободный заряд. Кроме этого, хлор у границы Si—SiC>2 способствует переводу некоторых примесей в летучие хлориды. При наличии хлора также уменьшается плотность окислительных дефектов упаковки. Водород взаимодействует с атомами тяжелых металлов в объеме кремния. Добавление 1 ... ...5% хлористого водорода к сухому кислороду приводит к возрастанию скорости роста пленки. При работе с парами хлористого водорода необходимо учитывать его токсичность, коррозию металлических частей оборудования, а также возможность травления поверхности кремния с образованием ямок. Выбор режима и условий выращивания термического оксида определяется его назначением. Например, для маскирования при локальных обработках оксидирование -ведут в режиме: сухой — влажный — сухой кислород. Этот режим позволяет получать удовлетворительные плёнки толщиной 0,2 ...0,8 мкм при относительно, по сравнению с окислением в сухом кислороде, небольшом времени процесса (табл. 4.1). Для МОП-структур в качестве под затворного диэлектрика необходимы более тонкие (0,1 мкм) и более качественные пленки оксида. Их выращивают в сухом кислороде или усовершенствованным способом с добавлением НС1.

27.Химическое осаждение пленок из газовой фазы. Пары исходных соединений доставляются в камеру установки, где расположены нагретые до необходимых температур подложки. В результате химической реакции необходимое для построения пленки вещество выделяется в твердой фазе, а побочные газообразные продукты удаляются из зоны расположения подложек. Весь процесс, таким образом, можно разбить на следующие стадии: перевод твердых и жидких исходных соединений в парообразное состояние, перенос паров к подложкам, химическая реакция, образование зародышей и рост пленки, удаление газообразных продуктов реакции и непрореагировавших молекул исходных соединений из зоны реакции. Преимуществами метода осаждения из парогазовой фазы являются: возможность получения большого количеству разнообразных по составу и свойствам пленок, которые в процессе выращивания можно легировать; пленки можно осаждать практически на любые подложки, а также на сложные рельефные поверхности; температуры подложек в процессе получения пленок сравнительно невысоки. Метод совместим с операцией предварительной очистки подложек сухим травлением. Получение толстых пленок в случае необходимости не представляет затруднений. Применение инертнои или активной газовой среды существенно упрощает установки, а в случае проведения процессов в вакууме обычно достаточна невысокая степень вакуума. Метод обеспечивает получение пленок удовлетворительного качества при сравнительно высоких скоростях роста, активация процесса не представляет большой трудности. К недостаткам метода можно отнести: необходимость получения особочистых исходных соединений; трудность контроля выращивания пленок для процессов со сложными химическими реакциями; возможность адсорбции поверхностью подложки побочных продуктов реакций. 28. Основы процессов эпитаксии. Эпитаксиальные структурыЭпитаксия — процесс наращивания монокристал лических слоев на монокристаллических подложках. Монокристаллические подложки в процессе роста эпитаксиального слоя выполняют ориентирующую роль затравки, на которой происходит кристаллизация. Для изготовления ИМ применяют эпитаксиальные структуры подложки с выращенными эпитаксиальными слоями: однослойные, многослойные, со скрытыми слоями и гетероэпитаксиальные. По аналогии с обозначением марок кремния в марках эпитаксиальных структур имеются следующие обозначения: К — кремний; Д, Э — дырочный и электронный тип проводимости соответственно; Б, С, М, Ф — легирующие элементы: бор, сурьма, мышьяк, фосфор. Однослойные эпитаксиальные структуры изготавливают на кремниевых монокристаллических пластинах я-типа проводимости в процессе автоэпитаксии слоя р-типа. Марка однослойных эпитаксиальных структур записывается в виде дроби с числовым коэффициентом. Например,76 8КДБ — 0,5/400 КЭС —0,01Числовой коэффициент обозначает диаметр эпитаксиальной структуры (76 мм), первая цифра в числителе соответствует толщине эпитаксиальмого слоя (8 мкм), а в знаменателе—толщине пластины (400 мкм). Вторые цифры в числителе и знаменателе соответствуют удельным сопротивлениям эпитаксиального слоя(0,5 Ом-см) и подложки (0,01 Ом-см).Многослойные эпитаксиальные структуры изготавливают в процессах автоэпитаксии слоев разных типов проводимости с двух сторон кремниевой пластины р-типа. Маркировка аналогична маркировке однослойных структур, но содержит три уровня. Эпитаксиальные структуры со скрытыми с л о я м и изготавливают на кремниевых пластинах р-типа проводимости с локальными участками низкоомного я+-кремния путем наращивания слоя п-типа проводимости, легированного фосфором. Марка структур включает в порядке записи: в числителе — толщину эпитаксиального слоя (мкм); материал; тип проводимости и легирующий элемент эпитаксиального слоя; его удельное объемное сопротивление (Ом-см); толщину (мкм); материал скрытого слоя; тип проводимости и легирующий элемент; его поверхностное сопротивление (Ом/П); в знаменателе — общую толщину эпитаксиальной структуры (мкм); материал; тип проводимости; легирующий элемент; удельное сопротивление подложки (Ом-см); ориентацию подложки с отклонением в градусах, ориентацию базового среза; номинал диаметра структуры (мкм)Гетероэпитаксиальнйе структуры изготавливают наращиванием монокристаллического слоя п- или р-типа проводимости на монокристаллическую подложку.где в числителе приведены параметры слоя — толщина 10 мкм, материал — кремний р-типа, легированный бором, удельное сопротивление слоя равно 0,5 Ом-см; в знаменателе первая цифра обозначает диаметр структуры 60 мм, буква С — обозначает материал подложки — сапфир, вторая цифра толщи нуподложки 250 мкм. 29.Основная особенность эпитаксии по сравнению с диффузией и ионным легированием заключается в том, что слои и локальные области противоположного типа проводимости или с отличной от полупроводниковой пластины концентрацией примеси представляют собой новые образования' над исходной поверхностью. В процессе роста эпитаксиальные слои легируют, т. е. в них вводят донорные или акцепторные примеси. Возможности легирования при эпитаксии Воз м о ж н ости легирования при эпитаксии гораздо шире, чем при других методах получения легированных слоев полупроводника, например при диффузии. Уникальной особенностью эпитаксии является возможность получения высокоомных слоев полупроводника на низкоомных пластинах. При эпитаксии можно получать разнообразные распределения легирующих примесей, в том числе равномерные распределения или с резким перепадом концентраций на очень малом расстоянии. Можно получать многослойные структуры в одном процессе. Эпитаксиальные слои, в отличие от кремниевой пластины из слитка, выращенного из расплава, не содержат кислорода и углерода, которые являются центрами дефектообразования.