4. Изготовление рабочих фотошаблонов.

Рабочий фотошаблон - это фотошаблон, предназначенный непосредственно для совмещения и экспонирования в фотолитографических процессах при изготовлении ИМС.

Изготовление рабочих фотошаблонов представляет собой обычный фотолитографический процесс (эталонный фотошаблон выполняет роль обычного фотошаблона) и служит для тиражирования эталонных фотошаблонов. На поверхность стеклянной пластины наносят слой хрома или оксида железа. Затем наносят слой фоторезиста, сушат его, выполняют экспонирование и проводят дальнейшие операции фотолитографии для перенесения рисунка с эталонного фотошаблона на соответствующие пленки хрома или оксида железа.

Для полного формирования ИМС изготовляют комплект фотошаблонов со строго согласованными друг относительно друга рисунками.

Тема Диффузия

Урок

Диффузия. Механизмы и виды.

Диффузия из бесконечного и ограниченного источников.

Диффузия - это процесс переноса атомов примеси из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией под действием высокой температуры. Диффузия идет до тех пор, пока существует разность (градиент) концентраций.

Методом диффузии формируют различные элементы ИМС. Атомы электрически активных примесей, проходя через поверхность полупроводниковой пластины, диффундируют в глубь пластины и образуют области p- или n- типа электропроводности.

Диффузия бывает тотальная (примесь внедряется во всю поверхность полупроводниковой пластины, не имеющей маскирующих пленок) и локальная (примесь внедряется в определенные участки полупроводниковой пластины, не защищенные маскирующими пленками).

Основные механизмы диффузии.

1. Вакансионный механизм.

При повышенной температуре атомы в узлах кристаллической решетки колеблются. Если атом получит достаточную энергию, он способен покинуть узел кристаллической решетки. Появляется вакансия, которую может занять атом примеси. При комнатных температурах количество вакансий мало, на 10¹⁵ атомов полупроводника приходится одна вакансия. С увеличением температуры до 1000° - 1200°С число вакансий становится сравнимо с числом атомов полупроводника. По вакансионному механизму происходит диффузия

элементов III и V групп периодической системы.

2. Межузельный механизм.

Атомы примеси, имеющие малые размеры,

внедряются в полупроводник между узлов кристаллической

решетки. Атомы примеси как бы "продавливаются" между

атомами, находящимися в узлах кристаллической решетки.

По данному механизму диффузия идет быстрее,

чем по вакансионному.

По межузельному механизму происходит диффузия

элементов I, II, VI, VII, VIII групп периодической

системы.

В качестве легирующих примесей используют элементы III и V групп периодической системы. Это бор (В), фосфор (Р), мышьяк (As) и сурьма (Sb).

С помощью диффузии в полупроводник можно вводить примесь до концентраций, не превышающих предельную растворимость этой примеси при данной температуре. При t ≈ 1200° предельная растворимость бора составляет 5 • 10²⁰ атомов/см³ ; фосфора - 1,3 • 10²¹ атомов/см³ ; сурьмы - 6 • 10¹⁹ атомов/см³, мышьяка - 2 • 10²¹ атомов/см³.

При изготовлении ИМС встречаются два случая диффузии:

1. Диффузия из бесконечного источника примеси -

когда количество атомов примеси, уходящее из поверхностного слоя вглубь полупроводника восполняется таким же количеством атомов примеси, поступающим извне. При этом поверхностная концентрация примеси остается постоянной.