400-600°С

SiO₂ (тв.) + 4HF (г.) SiF₄ (г.) + 2H₂O (г.)

100-300°С

Тема 6

Литография.

Оригиналы и фотошаблоны.

Оригинал - это технологический чертеж каждого слоя ИМС, увеличенный во много раз (до 300 раз). Предназначен для изготовления фотошаблонов методами последовательного уменьшения и мультипликации.

Виды рабочего фотошаблона.

Имульсионный фотошаблон. Он легко стирается.

Металлизированный фотошаблон. Имеет отражательную фотоспособность до 50-60% (зеркало), что приводит к размытию края при экспонировании, уменьшение точности изготовления элементов.

Цветной фотошаблон.

Фотолитография – процесс создания защитной маски из светочувствительного материала, которая необходима для локальной обработки поверхности нижележащих слоев при формировании ИМС.

Фоторезисты – это светочувствительные материалы, которые становятся стойкими или разрушаются под воздействием ультрафиолетового света.

Требования к фоторезистам.

Светочувствительность.

Кислотоустойчивость.

Разряжающая способность.

Вязкость.

Смачиваемость.

и так далее…

.

Светочувствительность: .

Разряжающая способность – это способность фоторезитора передавать максимально возможное количество линий защитного рельефа, разделенных промежутками такой же ширины на одном миллиметре подложки.

.

Основные операции процесса фотолитографии.

Методы нанесения фоторезиста.

Центрифугирование.

Достоинства:

Метод пульверизации (напыление (электростатическое напыление)).

Достоинства:

Погружением или поливом.

Сухой пленочный фоторезист.

Сушка.

Назначение сушки – полное удаление растворителя с фоторезиста.

Три вида сушки:

Термическая сушка (сушка сверху (образуется корка)

Инфракрасная сушка (разогревается подложка).

СВЧ сушка (разогревается подложка).

Линия-линия.

Метод совмещения с контролируемым зазором.

Точка-точка.

Методы:

Микроконтрольный.

Микрозазорный метод экспонирования.

Метод проекционной печати.

Рентгенолитография.

Рентгеношаблон

Недостатки:

Негативный фоторезист – в нем растворяются незаполяризованные (на которые не воздействовал ультрафиолет) участки.

Позитивный фоторезист – происходит деполяризация света.

Задубливание и вторая сушка.

Существует химическое и термическое задубливание.

Негативный фоторезист – 200-220°С: 30-40 минут.

Позитивный фоторезист – 160-170°С: 1 час.

Тема 7

Диффузия.

Три основных достоинства диффузии.

Можно изготавливать элементы от 0,00n мм² до m см² (n и m = 1 – 9).

Контроль и регулирование того, чтобы получить _.

Процесс старый. Основополагающий, с минимальным разбросом электрических параметров.

Три механизма диффузии.

Диффузия по вакансиям.

Между узлами.

Путем взаимного замещения атомов.

На скорость диффузии существенное влияние оказывает дислокация.

Законы Фика.

Первый закон:

1. Скорость диффузии атомов одного вещества в другом при постоянном (во времени) потоке.

2. Градиент концетрнации постоянен.

или

Второй закон:

Определяет скорость накопления растворенной примеси в любой плоскости перпендикулярной направлению диффузии.

–основное уравнение диффузии.

h<<d_{пластины}

x_p-n<<h

Диффузия бесконечного источника.

Коэффициент диффузии зависит от:

Температуры – T.

Энергии связи – H.

Концентрации вакансий.

Исходные постоянные решетки.

Частоты колебаний атомов решетки.

Коэффициент диффузии - .

Условие диффузии из конечного источника.

В тонком приповерхностном слое (d) полупроводниковой пластины создается избыточная концентрация (N₀=избыточная). Этот процесс носит название - загонка примесей.

Поверхность пластины окисляется слоем SiO₂.

Идет перераспределение или по другому – разгонка примесей.

Распределение донорной присемени в монокристалле p-типа.

Техника проведения диффузии.

Температура, при которой разрушается кварц – 1000 - 1300°С.

Методы:

Диффузия в замкнутом объеме.

Диффузионные процессы в открытой трубе (в потоке газоносителя).

Диффузия по методу полуоткрытой трубы. Метод с использованием ограниченного источника.

I: «Загонка» примеси

II: «Разгонка» примеси.

Типы диффузантов.

Диффузант – это вещество, используемое в качестве примеси при диффузии.

Требования к диффузантам:

Обеспечить нужный тип проводимости.

Обладать высокой степенью чистоты.

Для p: Au, Fe, Zn – вредные примеси.

Для n: Li – вредные примеси.

Не нужно образовывать нежелательные соединения с кремнием.

Не должно быть токсичным и дефицитным.

P – фосфор.

P_{красный}: твердый источник, температура источника во время диффузии 200 - 300 °С, температура диффузии 1000 – 1300 °С.

Достоинства: низкая концентрация примесей.

P₂O₅: твердый источник, температура источника 200 – 300 °С, для высоких концентраций.

POCl₃: жидкий источник.

Достоинства: любое значениеN₀, система не загрязняется, хорошая повторяемость.

PH₃: жидкий источник.

Акцепторная примесь:

B₂O₃: твердый источник, температура

BBr₃: жидкий источник, температура 10 – 30 °С, наиболее активно разлагается при температуре 920 – 1200 °С.

B₂H₆: температура источника – комнатная, очень ядовит.