Силановый метод

SiH₄=Si+2H₂

Разложение происходит при t=1000°С-1050 °C, что, по сравнению с хлоридным методом, замедляет диффузию и уменьшает вредный эффект автолегирования. Благодаря этому, данным методом удаётся получать более резкие переходы между слоями.

•16•Молекулярно-лучевая эпитаксия.

Эпитаксиальный слой Отверстия 5мм

Подложка Ga As

Al Ga As Эффузионная ячейка

Молекулярно-пучковая эпитаксия (МПЭ) или молекулярно-лучевая эпитаксия (МЛЭ) — эпитаксиальный рост в условиях сверхвысокого вакуума. Позволяет выращивать гетероструктуры заданной толщины с моноатомно гладкими гетерограницами и с заданным профилем легирования. В установках МПЭ имеется возможность исследовать качество плёнок (то есть прямо в ростовой камере во время роста). Для процесса эпитаксии необходимы специальные хорошо очищенные подложки с атомарногладкой поверхностью.

Преимущества метода

Низкая температура процесса. Снижение температуры процесса уменьшает диффузию примеси из подложки и автолегирование. Это позволяет получать качественные тонкие слои.

Высокая точность управления уровнем легирования. Легирование при использовании данного метода является безинерционным (в отличие эпитаксии из газовой фазы), что позволяет получать сложные профили легирования.

Сущность процесса состоит в испарении кремния и одной или нескольких легирующих примесей. Низкое давление паров кремния и легирующих примесей гарантирует их конденсацию на относительно холодной подложке.  Обычно МЛЭ проводят в сверхвысоком вакууме при давлении 10^-6 - 10^-8 Па. Температурный диапазон составляет 400 - 800 ºС. Технически возможно применение и более высоких температур, но это приводит к увеличению автолегирования и диффузии примеси из подложки.

Предэпитаксиальная обработка подложки

Предэпитаксиальная обработка подложки при использовании метода МЛЭ осуществляется двумя способами.

Высокотемпературный отжиг при температуре 1000 - 1250 ºС длительностью до 10 минут. При этом за счет испарения или диффузии внутрь подложки удаляется естественный окисел и адсорбированные примеси.

Очистка поверхности с помощью пучка низкоэнергетичных ионов инертного газа. Этот способ дает лучшие результаты. Для устранения радиационных дефектов проводится кратковременный отжиг при температуре 800 - 900 ºС.

Основные требования к установке эпитаксии следующие:

• В рабочей камере установки необходимо поддерживать сверхвысокий вакуум(около 10⁻⁸ Па).

• Чистота испаряемых материалов должна достигать 99,999999 %.

• Необходим молекулярный источник, способный испарять тугоплавкие вещества (такие как металлы) с возможностью регулировки плотности потока вещества.

Особенностью эпитаксии является невысокая скорость роста пленки (обычно менее 1000 нм в час).

Перспективы развития. Приборы, получаемые с использованием МЛЭ.

МЛЭ используется для изготовления пленок и слоистых структур при создании приборов на (GaAs) и (AlxGa1-xAs). К таким приборам относятся лавиннопролетные диоды, переключающие СВЧ-диоды, полевые транзисторы с барьером Шоттки, интегральные оптические структуры.

Метод молекулярно-лучевой эпитаксии перспективен для твердотельной электроники создания СВЧ-приборов и оптических твердотельных приборов и схем, в которых существенную роль играют слоистые структуры субмикронных размеров. При этом особое значение придается возможности выращивания слоев с различным химическим составом.

•17•Приведите примеры применения метода фотолитографии.

Литография в микро- и наноэлектронике - это процесс формирования в специальном чувствительном слое (резисте), нанесенном на поверхность подложки, рельефного рисунка, повторяющего топологию микросхемы, с последующим переносом этого рисунка на образцы.

Литография делится на три основных вида: оптическую, рентгеновскую и электронную.

Оптическая литография

а) Контактный метод. Фотошаблон контактирует с фоторезистом.

б) Бесконтактный метод. Между фотошаблоном и фоторезистом имеется зазор в 10 мкм.

в) Проекционный метод. В данном виде фотошаблон является промежуточным звеном, после которого следует оптическая система, а далее фоторезист и подложка.

Виды фоторезиста:

А) Негативный фоторезист

• Применяется в циклополиизопреновый полимер.

• чувствителен в диапазоне 400-450 нм.

• образование поперечных связей между цепочками полимера под действием фотона.

Б) Позитивный фоторезист

• полимерный материал.

• при облучении происходит разрушение.

• при проявлении размер остается, она набухает

• разрешающая способность выше чем у НФ.

•18•Опишите методы очистки полупроводниковых пластин.

Очистка. Применяют три основных метода очистки – удаления загрязнений с поверхности пластин: растворение, химическую реакцию, превращающую загрязнения в растворимые продукты, которые затем могут быть смыты, механическую очистку и удаление частиц загрязнителя потоком жидкости или газа. На практике наиболее эффективной считается очистка, которая сочетает множество модификаций и комбинаций основных методов очистки. Выбор метода очистки определяется видом загрязнений, их влиянием на последующую технологическую операцию и свойства элементов микросхем, методом гарантированного контроля.