Книга / Процессы в микро- и нанотехнологии / Содержание

Оглавление

Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	3
1. Поверхностная обработка полупроводниковых материалов	5
1.1. Кремний - основной материал для полупроводниковых интегральных микросхем. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	5
1.2. Механическая обработка кремниевых пластин. . . . . . . . . . .	7
Очистка поверхности пластин после механической обработки	9
Методы контроля чистоты поверхности пластин. . . . . . . . . .	10
1.3. Химическое травление кремния. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	12
Кинетика травления кремния. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	12
Две теории саморастворения кремния. . . . . . . . . . . . . . . . . . .	14
Зависимость скорости травления от свойств используемых материалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	16
Влияние примесей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	16
Дефекты структуры полупроводника. . . . . . . . . . . . . . . .	16
Ориентация поверхности полупроводника. . . . . . . . . . . .	17
Концентрация компонентов травителя. . . . . . . . . . . . . .	17
Температура раствора. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	18
Химико-динамическая полировка. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	19
Анизотропное травление. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	19
Травление окисла и нитрида кремния. . . . . . . . . . . . . . . . . . .	21
Промывка пластин в воде. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	23
Очистка пластин в растворах на основе перекиси водорода	24
1.4. Плазмохимическое травление кремния . . . . . . . . . . . . . . . . .	24
Классификация процессов плазмохимического травления. .	25
Кинетика изотропного травления кремния. . . . . . . . . . . . . . .	26
Образование радикалов в газоразрядной плазме . . . . . . .	27
Взаимодействие радикалов с атомами материалов . . . .	28
Травление двуокиси и нитрида кремния . . . . . . . . . . . . . . . . .	29
Факторы, влияющие на скорость ПХТ материалов . . . . . . . .	30
Анизотропия и селективность травления. . . . . . . . . . . . . . . . .	33
2. Диэлектрические пленки на кремнии. . . . . . . . . . . . . . . . . . .	36
2.1. Термическое окисление кремния. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	36
Окисление кремния при комнатной температуре. . . . . . . . . .	36
Физический механизм роста окисла при высокой температуре	37
Структура окисла кремния. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	38
Модель Дила - Гроува. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	40
Кинетика роста окисла кремния. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	43
Влияние температуры окисления. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	43
Влияние парциального давления окислителя . . . . . . . . . . .	44
Влияние ориентации подложки. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	45
Влияние типа и концентрации примеси в подложке. . . . . .	46
Оборудование для окисления кремния. . . . . . . . . . . . . . . . . . .	47
2.2. Методы контроля параметров диэлектрических слоев. . . . . .	48
Контроль толщины слоя диэлектрика. . . . . . . . . . . . . . . . . . .	49
Контроль дефектности пленок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	50
Метод электролиза воды. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	50
Электрографический метод. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	51
Метод электронной микроскопии. . . . . . . . . . . . . . . . . . .	51
Метод короткого замыкания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	52
2.3. Контроль заряда на границе раздела полупроводник -диэлектрик. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	52
2.4. Осаждение диэлектрических пленок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	56
Осаждение пленок диоксида кремния. . . . . . . . . . . . . . . . . . .	57
Осаждение нитрида кремния. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	60
Перспективы развития методов осаждения диэлектрических пленок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	62
3. Введение примесей в кремний или легирование полупроводниковых материалов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	63
3.1. Диффузия примесей в полупроводник. . . . . . . . . . . . . . . . . .	63
Механизмы диффузии примесей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	64
Диффузия по вакансиям. Коэффициент диффузии . . . . . . . .	66
Распределение примесей при диффузии. . . . . . . . . . . . . . . . .	68
Диффузия из бесконечного источника. . . . . . . . . . . . . . . . . . .	69
Диффузия из ограниченного источника. . . . . . . . . . . . . . . . . .	71
Первый этап диффузии. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	73
Источники примесей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	75
Источники донорной примеси. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	76
Источники акцепторной примеси. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	78
Поверхностный источник примеси. . . . . . . . . . . . . . . . . . .	80
Второй этап диффузии. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	80
Перераспределение примеси при диффузии в окисляющей среде. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	81
Контроль параметров диффузионных слоев. . . . . . . . . . . . . .	83
3.2. Эпитаксия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	84
Рост эпитаксиальных пленок. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	85
Методы получения эпитаксиальных слоев кремния . . . . . . .	87
Хлоридный метод. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	87
Пиролиз моносилана. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	90
Гетероэпитаксия кремния на диэлектрических подложках. .	91
Перераспределение примесей при эпитаксии. . . . . . . . . . . . .	94
3.3. Ионное легирование полупроводников. . . . . . . . . . . . . . . . .	95
Характеристики процесса имплантации. . . . . . . . . . . . . . . . .	95
Пробег ионов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	96
Дефекты структуры в полупроводниках при ионном легировании. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	101
Основные типы дефектов, образующихся при ионном легировании полупроводника. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	103
Распределение внедренных ионов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	106
Распределение примеси в интегральных структурах . . . . . . .	108
Распределение примеси в двухслойной мишени . . . . . . .	108
Влияние распыления полупроводника. . . . . . . . . . . . . . . .	110
Отжиг легированных структур и радиационно-ускоренная диффузия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	111
Распределение примеси при термическом отжиге. . . . .	112
Низкотемпературный отжиг. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	114
Оборудование для ионного легирования. . . . . . . . . . . . . . . . .	114
Ионные источники. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	116
4. Технология литографических процессов. . . . . . . . . . . . . . . . .	119
4.1. Классификация процессов литографии. . . . . . . . . . . . . . . . . .	119
4.2. Схема фотолитографического процесса. . . . . . . . . . . . . . . . .	120
4.3. Фоторезисты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	121
Позитивные фоторезисты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	122
Негативные фоторезисты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	122
Основные свойства фоторезистов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	124
4.4. Фотошаблоны. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	126
4.5. Технологические операции фотолитографии. . . . . . . . . . . . .	127
Контактная фотолитография. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	128
Искажение рисунка при контактной фотолитографии	129
Литография в глубокой ультрафиолетовой области . . . . . . .	130
Проекционная фотолитография. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	131
Электронолитография. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	132
Рентгенолитография. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	135
Электронорезисты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	138
5. Металлизация. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	140
5.1. Свойства пленок алюминия. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	140
Электродиффузия в пленках алюминия. . . . . . . . . . . . . . . . . .	143
Методы получения металлических пленок. . . . . . . . . . . . . . .	144
5.2. Создание омических контактов к ИС. . . . . . . . . . . . . . . . . . .	147
5.3. Использование силицидов металлов. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	152
5.4. Многослойная разводка. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	154
Литература. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	155

159