2.4. Эпитаксия
Эпитаксия – процесс ориентированного роста монокристаллического материала на подложке с той же ориентацией, что и кристалл. Для реализации эпитаксиального роста необходимо, чтобы поверхность пластины обладала достаточным числом затравочных центров. Такие центры создаются, например, предварительной обработкой поверхности пластины кремния газообразным HCl и вытравливанием в ней слоя Si толщиной 0,2-1,0 мкм вместе с любыми дефектами кристалла, способными нарушить собственно процесс эпитаксии.
Метод эпитаксии имеет следующие преимущества:
равномерное распределение примеси в слое (такое распределение невозможно достичь в процессе диффузии);
ускорение диффузии при получении многослойных структур;
упрощение операций изоляции элементов ИС;
сокращение длительности операций получения элементов ИС.
Методы эпитаксии подразделяются на прямые (нанесение слоя осуществляется без промежуточных химических реакций путем испарения из жидкой фазы) и косвенные (используется разложение паров наносимого элемента, например, хлоридный метод).
Хлоридный метод получения эпитаксиальных слоев распространен наиболее широко, поскольку с ростом температуры растет скорость наращивания эпитаксиального слоя.
Кроме хлоридного метода в практике используют силановый метод эпитаксиального роста слоев. В основе этого метода лежит пиролиз SiH4 при Т = 1050-1150оC. Полученные силановым методом эпитаксиальные слои более совершенны по структуре и свойствам.
Для эпитаксиального наращивания слоев обычно используется установка, изображенная на рис. 2.3.
Рис. 2.3. Схема эпитаксиальной установки (хлоридный метод)
2.5. Фотолитография
Фотолитография служит для получения заданного расположения и конфигурации элементов в ИС. Процесс содержит несколько основных этапов, которые, как правило, одинаковы во всех стадиях вне зависимости от типа структурной технологической схемы.
Суть метода состоит в следующем: сначала на исходную пластину с использованием центрифуги наносится резист (фото- или электрочувствительный материал). Центрифугирование применяется для формирования тонкой однородной пленки. После этого проводится процесс сушки для удаления растворителей с помощью ИК, СВЧ или резистивных нагревателей.
Далее производится экспонирование всей пластины, на которую был предварительно нанесен фотошаблон – негативное или позитивное изображение оригинала (структурного слоя ИС). Фотошаблоны делятся на эталонные, промежуточные, рабочие.
Рис. 2.4. Схематичное изображение метода фотолитографии
Экспонирование проводится с целью создания скрытого изображения топологии в пленке резиста. После экспонирования необходимо проявить изображение, т.е. селективно удалить или экспонированные области резиста (позитивный резист) или неэкспонированные области (негативный резист). В результате остается маска для травления и металлизации ИС (рис.2.5).
Рис. 2.5. Вид заготовки ИС после экспонирования
Травление широко используется в технологии изготовления ИС. Его цель – удалить именно те участки слоя, которые оказались оголенными после процесса проявления.
На заключительном этапе фотолитографии выполняется финишная термообработка (задубливание) для закрепления изображения на пластине. Финишная термообработка проводится тем же методом, что и сушка, т.е. с помощью СВЧ или ИК источников.
Совершенствование процесса фотолитографии происходит путем замены контактной фотопечати проекционной. Наиболее перспективным является применение рентгеновской и электронной литографии.