Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  


Загрузка...

Лекции - Технология изделий интегральной техники - файл Конспект лекций_«Технология изделий интегральной техники».doc


Загрузка...
Лекции - Технология изделий интегральной техники
скачать (17097.2 kb.)

Доступные файлы (1):

Конспект лекций_«Технология изделий интегральной техники».doc18720kb.21.06.2006 09:24скачать

Конспект лекций_«Технология изделий интегральной техники».doc

1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14
Реклама MarketGid:
Загрузка...

5.4. Монокристалл



Если посмотреть на монокристалл вдоль определенного кристаллографического направления, то можно увидеть, что атомы полностью упорядочены и в кристалле имеются окна. Если проводить ионное легирование в таком направлении, то ионы могут внедряться довольно глубоко, не сталкиваясь с атомами мишени. Такое явление называется каналированием.

На практике наиболее распространенными методами определения распределения внедренных примесей являются:

  1. метод радиоактивных изотопов;

  2. метод измерения дифференциальной проводимости;

  3. метод измерения дифференциальной проводимости с помощью эффекта Холла;

  4. метод, основанный на определении глубины значения p-n-перехода.

При ионном легировании элементарных полупроводников внедренные ионы оказывают сильное влияние на изменение электрических характеристик. При ионном легировании сложных полупроводников большое влияние на электрические характеристики кристаллов оказывает нарушение стехиометрии.

Ионное легирование сложных полупроводников является интересной проблемой. Однако в связи с исключительной сложностью явлений, возникающих в них при ионном легировании, в настоящее время не проведено глубоких исследований по этому вопросу. Вопрос находится в стадии изучения.

^

5.6. Синтез веществ с помощью ионного легирования



При легировании GaAs ионами P и Al можно получить сложные соединения типа GaAsP и GaAlAs. GaAs – это основной материал фотодиодов. Для того чтобы спектр излучения сместить в видимую область необходимо использовать GaAsP, являющийся сложным кристаллическим веществом состоящим GaAs и GaP или GaAlAs, состоящий из GaAs и AlAs. На рисунке показана зависимость ширины запрещенной зоны от концентрации фосфора (x) в GaAs1-xPx.




Если после образования соединения ^ GaAsP образец облучать светом со стороны легированного P слоя, то максимальный фототок будет при длине волны света 0,65 мкм, при облучении с обратной стороны максимальный фототок наблюдается при длине волны 0,89 мкм.

^

5.7. Отжиг легированных слоев



Если в полупроводниковый материал, например кремний, вести донорную примесь (фосфор), то получается полупроводник n-типа (КЭФ) (КДБ). Однако полное легирование отличается от диффузии тем, что при обычном внедрении примесей получить полупроводник n-типа нельзя. Для этого необходима после легирования соответствующая термообработка, вызванная двумя причинами:

  1. Необходимо восстановить упорядоченное расположение атомов в кристалле, которое было нарушено при легировании ионами высокой энергии.

  2. При ионном легировании внедряемые ионы кроме положений замещения могут занимать и междуузельные положения в кристаллической решетке.

В междоузлии примесь находится в нестабильном положении. Местоположение энергетических уровней атомов, находящихся в междоузлии пока не известно. Однако установлено, что донорные уровни, как это имеет место в случае атомов замещения, для атомов в междоузлиях – отсутствуют. Перемещение атомов из междоузлий в положение замещения достигается термообработкой.

На рисунке приведены данные процентного содержания примесных атомов замещения и в междоузлиях в зависимости от температуры подложки при легировании кремния сурьмой Sb.



Если температуру подложки повысить во время легирования Sb до 300 oC, то почти все ее атомы перейдут в положение замещения. Следовательно, в кристалле образуются донорные уровни, что приводит к инверсии типа проводимости легированного слоя из p-типа в n-тип. В настоящее время ведутся интенсивные исследования процессов ионного легирования.
^

6. Технологические основы микроэлектроники

6.1. Введение



Технология полупроводниковых ИС развилась на основе планарной технологии транзисторов, а последняя, в свою очередь, впитала в себя весь предшествующий опыт производства полупроводниковых приборов. Поэтому чтобы разбираться в технологических циклах изготовления ИС, необходимо ознакомиться с типовыми технологическими процессами, из которых эти циклы складываются. Технология ГИС также зародилась не на пустом месте, а обобщила и развила те методы нанесения пленок, которые ранее использовались в радиотехнической промышленности, машиностроении и оптике.

^

6.2. Подготовительные операции



Монокристаллические слитки кремния, как и других полупроводников, получают обычно путем кристаллизации из расплава — методом Чохральского. При этом методе стержень с затравкой (в виде монокристалла кремния) после соприкосновение с расплавом медленно поднимают с одновременным вращением (рис. 6.1). При этом вслед за затравкой вытягивается нарастающий и застывающий слиток.

Кристаллографическая ориентация слитка (его поперечного сечения) определяется кристаллографической ориентацией затравки. Чаще других используются слитки с поперечным сечением, лежащим в плоскости (111) или (100) (см. 2.2).

Типовой диаметр слитков составляет в настоящее время 80 мм, а максимальный может достигать 120 мм и более. Длина слитков может достигать 1—1,5 м, но обычно она в несколько раз меньше.

Слитки кремния разрезают на множество тонких пластин (толщиной 0,4— 0,5 мм), на которых затем изготавливают интегральные схемы или другие приборы. Во время резки слиток прочно закрепляют, причем очень важно обеспечить перпендикулярное расположение слитка относительно режущих полотен или дисков с тем, чтобы пластины имели необходимую кристаллографическую ориентацию.





Рис. 6.1. Схема выращивания монокристалла методом Чохральского:

1 — тигель; 2 — расплав полупроводника; 3 — выращиваемый

монокристалл; 4 — затравка; 5 — катушка высокочастотного нагрева

Поверхность пластин после резки весьма неровная: размеры царапин, выступов и ямок намного превышают размеры будущих элементов ИС. Поэтому перед началом основных технологических операций пластины многократно шлифуют, а затем полируют. Цель шлифовки, помимо удаления механических дефектов, состоит также в том, чтобы обеспечить необходимую толщину пластины (200—300 мкм), недостижимую при резке, и параллельность плоскостей. Шлифовку осуществляют на вращающихся шлифовальных кругах. Шлифующим агентом являются суспензии из микропорошков, размер зерен которых выбирают все меньшим при каждом цикле шлифовки, вплоть до 1—2 мкм.

По окончании шлифовки на поверхности все же остается механически нарушенный слой толщиной несколько микрон, под которым расположен еще более тонкий, так называемый физически нарушенный слой. Последний характерен наличием «незримых» искажений кристаллической решетки и механических напряжений, возникающих в процессе шлифовки.

Полировка состоит в удалении обоих нарушенных слоев и снижении неровностей поверхности до уровня, свойственного оптическим системам — сотые доли микрона. Помимо механической (с помощью еще более мелкозернистых суспензий), используется химическая полировка (травление), т. е. по существу растворение поверхностного слоя полупроводника в тех или иных реактивах. Выступы и трещины на поверхности стравливаются быстрее, чем основной материал, и в целом поверхность выравнивается.

Достигаемая в процессе шлифовки и полировки параллельность плоскостей пластины, составляет единицы и даже доли микрона на сантиметр длины.

Важным процессом в полупроводниковой технологии является также очистка поверхности от загрязнений органическими веществами, особенно жирами. Очистку и обезжиривание проводят в органических растворителях (толуол, ацетон, этиловый спирт и др.) при повышенной температуре.

Травление, очистка и многие другие процессы сопровождаются отмывкой пластин в деионизованной воде. Деионизация осуществляется в специальных установках путем пропускания предварительно, дистиллированной воды через гранулированные смолы, в которых благодаря химическим реакциям происходит связывание растворенных ионов. Степень деионизации оценивается по удельному сопротивлению воды, которое обычно лежит в пределах 10—20 МОм∙см и выше (удельное сопротивление бидистиллированной воды не превышает 1—2 МОм∙см).

1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14



Скачать файл (17097.2 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации
Рейтинг@Mail.ru