Материал: Моделирование технологических процессов производства изделий микроэлектроники. методические указания к лабораторным работам. Питолин А.В
Рис. 4. Зависимость коэффициента от отношения массы атома распыляемого материала Ма к массе иона Ми.
Таблица 4.
Характеристики некоторых материалов, необходимые для расчета.
|
|
Атомная |
Энергия |
|
|
Атомный |
масса М, |
сублимации |
|
Материал |
номер Z |
г/моль |
Ес, эВ |
Плотность , г/см3 |
Be |
4 |
9 |
3,48 |
1,85 |
Mg |
12 |
24,3 |
1,59 |
1,76 |
Al |
13 |
27 |
3,26 |
2,7 |
Si |
14 |
28 |
3,91 |
2,42 |
Ti |
22 |
47,9 |
4,34 |
4,52 |
V |
23 |
51 |
3,7 |
6,11 |
Cr |
24 |
52 |
3,68 |
7,19 |
Mn |
25 |
54,9 |
3,15 |
7,44 |
Fe |
26 |
55,9 |
4,15 |
7,87 |
Ni |
28 |
58,7 |
4,41 |
8,9 |
Cu |
29 |
63,5 |
3,56 |
8,96 |
Ge |
32 |
72,6 |
3,77 |
5,32 |
Nb |
41 |
92,9 |
7,5 |
8,57 |
Mo |
42 |
96 |
6,9 |
10,2 |
Ag |
47 |
107,8 |
2,7 |
10,5 |
Ta |
73 |
181 |
8,7 |
16,6 |
W |
74 |
183 |
8,76 |
19,3 |
Pt |
78 |
195 |
5,56 |
21,5 |
Au |
79 |
197 |
3,92 |
19,32 |
|
|
|
19 |
|
Расчеты проводятся в обратном порядке. Вначале рассчитывается коэффициент распыления и скорость распыления материала мишени. Затем проводится построение контурного изображения распределения толщины напыляемой пленки в зависимости от радиуса пластины и расстояния до испарителя. Контурный график представлен на рисунке 5. После этого рассчитывается распределение толщины напыленной пленки по пластине и неравномерность этого распределения. С учетом выданного задания проводится оптимизация положения подложкодержателя с пластиной относительно мишени.
Рис. 5. Контурный график распределения толщины напыляемой пленки в зависимости от радиуса пластины и расстояния до испарителя.
3.Лабораторное задание
Врезультате выполнения лабораторной работы необходимо оптимизировать процесс напыления материала в магнетронной системе распыления, т.е. определить расстояние от поверхности мишени, на котором можно получить
20
заданную толщину напыляемой пленки с требуемой неравномерностью при максимально возможной скорости напыления.
Порядок выполнения работы
1.Получить задание у преподавателя.
2.Запустить программу MathCAD щелкнув указателем мыши по соответствующей пиктограмме.
3.Открыть файл «Кольцевой испаритель».
4.Выбрать из таблицы 5 необходимые для расчета параметры.
5.Определить коэффициент по графику графическим способом. Для этого нужно активировать график щелчком мыши и вызвать функцию “Trace” из меню “Format”. График находится в правой части рабочего стола.
6.Ввести выбранные параметры в соответствующие ячейки входных данных.
7.Получить контурное изображение профиля распределения напыляемой пленки в зависимости от радиуса пластины и расстояния до испарителя.
8.Определить среднюю, максимальную и минимальную
толщину напыленной пленки по двумерному графику распределения толщины пленки графическим способом. Ввести полученные данные в соответствующие ячейки и получить значение неравномерности толщины пленки по пластине.
9.Добиться требуемой неравномерности толщины пленки меняя расстояние до испарителя (Н). Ячейка задания расстояния до испарителя Н находится перед двумерным графиком распределения толщины пленки.
10.Добиться требуемой средней толщины напыленной пленки с помощью параметра «время напыления».
4.Указания по оформлению отчета и контрольные
работы
Отчет должен содержать:
1. Наименование и цель лабораторной работы.
21
2.Исходные данные для расчета и моделирования процесса металлизации методом магнетронного распыления.
3.Численные результаты моделирования процесса металлизации.
4.Графики полученных профилей распределения примесей.
5.Выводы по проделанной работе.
Контрольные вопросы
1.Какой эффект лежит в основе магнетронного распыления материалов?
2.Из каких основных элементов состоит магнетронная система распыления?
3.От чего зависит скорость распыления материала при ионной бомбардировке?
4.От каких параметров зависит коэффициент распыления в теории Зигмунда?
5.Какие допущения делаются при построении модели кольцевого испарителя?
Таблица 5 Варианты заданий
№ |
Материал |
Толщина |
Диаметр |
Неравно- |
Радиус |
Ток разряда, |
варианта |
|
пленки, |
пластины, |
мерность, |
распылени |
А |
|
|
мкм |
мм |
% |
я, см |
|
1 |
Al |
1,0 |
100 |
5 |
5,5 |
6 |
2 |
Si |
0,5 |
76 |
5 |
5 |
5 |
3 |
Cr |
0,1 |
100 |
5 |
5,5 |
6 |
4 |
Cu |
0,3 |
100 |
3 |
6,5 |
7 |
5 |
Ti |
0,1 |
76 |
2 |
5 |
5,5 |
6 |
Mo |
0,2 |
76 |
3 |
4,5 |
5 |
Примечание: 1. Рабочий газ – Ar. 2. Ширина кольца распыления – 0,5 см.
22
Лабораторная работа № 3 Моделирование биполярного транзистора с помощью
диффузии
1. Общие указания по выполнению работы
1.1.Цель работы: изучение физических и технологических основ формирования структуры биполярного транзистора с помощью диффузии.
1.2.Содержание работы
Лабораторная работа состоит из домашнего и лабораторного заданий. Домашнее задание заключается в изучении физических и технологических основ формирования структуры биполярного транзистора с помощью диффузии. Лабораторное задание состоит в моделировании процесса формирования биполярного транзистора с помощью пакета прикладных программ MathCAD.
2. Домашнее задание и методические указания по его выполнению
При формировании структуры биполярного транзистора необходимо создать два p-n перехода [3, 5, 6]. Схема дискретного вертикального биполярного транзистора, сформированного по стандартной планарной технологии, показана на рисунке 6. Такой транзистор можно сформировать, например, если в кремний ввести сначала акцепторную примесь, а затем донорную примесь.
Так как донорные и акцепторные примеси диффундируют в полупроводник с различными скоростями, можно, создав надлежащую поверхностную концентрацию этих элементов, получить электронно-дырочную структуру путем одновременной диффузии обоих элементов из паровой фазы. Так, в германии при одинаковой температуре донорные примеси имеют большие коэффициенты диффузии, чем акцепторные примеси из того же ряда периодической системы. Например, коэффициент диффузии мышьяка при 845° С равен 410-11 см2/сек, а индия – 4 10-12 см2/сек.
23