Материал: LS-Sb89583

2.Схему установки ионного легирования; её описание и технические характеристики.

3.Краткое описание методик измерения параметров ионно-легирован- ных слоев.

4.Результаты индивидуальных измерений сопротивлений ионно-леги- рованных слоев; оценка разброса сопротивлений по пластине.

5.Результаты индивидуальных расчетов сопротивлений ионно-леги- рованных слоев.

6.Выводы по работе.

3.5.Контрольные вопросы

1.Укажите особенности ионного метода легирования полупроводников по сравнению с диффузионным методом.

2.Опишите принцип действия установки ионной имплантации и её технические характеристики.

3.Опишите способы управления распределением легирующей примеси при ионном методе легирования.

4.Опишите явление каналирования ионов и борьба с ним.

5.Приведите параметры ионно-легированных слоев и методы их кон-

троля.

Список рекомендуемой литературы

Королёв М. А., Крупкина Т. Ю., Ревелева М. А. Технология, конструкции и мето-

ды моделирования кремниевых интегральных схем. М.: Бином, 2009. С. 127−154.

Технология СБИС / под ред С. Зи. М.: Мир, 1986. Кн. 2. Гл. 6. С. 292−353.

Готра З. Ю. Технология микроэлектронных устройств: справочник. М.: Радио и связь, 1991. С. 231 – 261.

Лабораторная работа 4

ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОЕ ОСАЖДЕНИЕ

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК

Цель работы: изучение технологии получения диэлектрических пленок на поверхности полупроводниковых пластин методом плазмохимического осаждения и исследование их параметров.

21

4.1.Общие сведения

Вкремниевой планарной технологии имеется необходимость в осаждении низкотемпературных (t < 400 ºC) диэлектрических пленок, способных выполнять функции межслойной изоляции в ИМС с многоуровневой разводкой, и защитного покрытия сформированных чипов с алюминиевой металлизацией, неспособной выдерживать более высокие температуры. Технология осаждения этих низкотемпературных диэлектрических пленок должна обеспечивать воспроизводимое получение толщин пленок в диапазоне 0,5... 2 мкм при достаточно высоком их качестве. Они должны удовлетворять таким требованиям, как высокая однородность по толщине (не хуже

10 %), низкие дефектность и пористость (не более 20 пор/см2), достаточно высокая электрическая прочность (не менее 400 В/мкм). Всем этим требованиям удовлетворяют пленки диоксида кремния, полученные методом плазмохимического осаждения (табл. 4.1).

Химические процессы, протекающие в плазме, имеют своей особенностью образование химически активных частиц в результате передачи молекулам реагентов части энергии электронов и ионов плазмы. В результате образуются ионы, свободные радикалы, метастабильные и возбужденные частицы, которые участвуют в последующих реакциях, проявляя повышенную химическую активность. Наличие химически активных частиц существенно снижает температуру плазмохимических реакций по сравнению с обычными, а также приводит к появлению новых реакций.

Таблица 4.1

Параметры пленок диоксида кремния, полученных различными методами

Для получения пленок диоксида кремния используется реакция окисления кремнийорганического соединения гексаметилдисилоксана (ГМДС):

22

С6Н18OSi2 + 12O2 → 2SiO2 + 9H2O + 6CO2.

Скорость осаждения пленки диоксида кремния зависит от расходов ГМДС и кислорода, а также от температуры кремниевой подложки. Плазмохимическая установка позволяет производить очистку пластин непосредственно перед осаждением, например плазмохимическим травлением подложки в кислородной плазме.

4.2. Схема установки

Схема установки плазмохимического осаждения УВП-4АМ представлена на рис. 4.1, а схема коаксиального реактора установки показана на рис. 4.2. Перед подачей рабочего газа производится откачка реактора с помощью форвакуумных насосов 1 (см. рис. 4.1). После достижения разряжения p = 0.5 Па подключается ловушка с жидким азотом и откачка продолжается с помощью диффузионного бустерного насоса 2 до разряжения p = = 0.04 Па. Затем через измеритель расхода 3 и натекатель 4 в реактор пода-

ется рабочий газ − сухой кислород, в котором с помощью генератора высокой частоты 5 зажигается плазма. При последующей подаче гексаметилдесилоксана (ГМДС) происходят его окисление и осаждение пленки диоксида кремния.

Рис. 4.1. Схема установки плазмохимического осаждения

23

Рис. 4.2. Схема коаксиального реактора

Коаксиальный реактор (см. рис. 4.2) защищен колпаком 1, охлаждаемым водой, и имеет экран 2 для защиты оператора от СВЧ-облучения. Плазма зажигается между электродом 3 и подложкодержателем 4, на котором устанавливаются пластины кремния 5. Реагенты поступают через трубку подачи 6, продукты реакции откачиваются через откачной патрубок 7.

4.3.Порядок выполнения работы

1.Получить инструктаж по технике безопасности от руководителя ра-

боты.

2.Ознакомиться с установкой плазмохимического осаждения, её техническим описанием и характеристиками.

3.Получить от руководителя работы задание на режим плазмохимического осаждения диоксида кремния.

4.Подготовить контрольные пластины кремния для плазмохимического осаждения.

5.Загрузить контрольные пластины на подложкодержатель с помощью пинцета.

6.Опустить колпак реактора и начать форвакуумную откачку.

7.По достижении разряжения 0.5 Па подключить ловушку с жидким азотом и начать откачку диффузионным насосом.

8.По достижении разряжения 0.04 Па произвести напуск кислорода и подключить генератор высокой частоты (ГВЧ).

24

9.Обработать пластины в плазме кислорода для очистки поверхности

ипродува.

10.Произвести напуск ГМДС и начать процесс осаждения пленки.

11.По окончании процесса последовательно отключить ГМДС, кислород и ГВЧ.

12.Произвести напуск азота под колпак и поднять его.

13.Перегрузить пластины с подложкодержателя в тару с помощью

пинцета.

14.Измерить толщину полученной пленки цветовым методом.

15.Измерить пористость полученной пленки электрохимическим методом (рис. 4.3) в нескольких точках пластины.

16.Рассчитать среднюю плотность пор и оценить её разброс по пла-

стине

Рис. 4.3. Схема измерения пористости электрохимическим методом: 1 – источник питания (18...20 В); 2 – микроскоп МБС с графитовым электродом; 3 – электролитическая ванна с катодным электродом

17. Сравнить параметры пленок диоксида кремния, полученных методом плазмохимического осаждения и другими методами (см. табл. 4.1).

4.4. Отчет о работе

Отчет о работе должен содержать:

1.Краткие сведения о методе плазмохимического осаждения диэлектрических пленок.

2.Схему установки с её описанием и техническими характеристиками.

25