Лекция 7 Основные технологические операции производства ИС. Ионное легирование

отжиг.
Фотолитография
Осаждение
Травление
Ионное легирование
Отжиг

окисла SiO2 (осаждение)
2. Формирование рельефа в маскирующем слое (фотолитография,

травление)

3. Подзатворное окисление (отжиг в окисляющей среде)

4. Осаждение поликремния

термический отжиг N+-слоя
7. Осаждение маскирующего окисла
9. Травление контактных

окон

травление)

поверхностный слой пластины путем бомбардировки его поверхности пучком ионов c

высокой энергией (10—2000 кэВ).

электрический разряд. Образовавшиеся ионы (P+, As+ и др.) вытягиваются из

камеры с помощью экстрагирующего электрода и поступают в магнитный масс-сепаратор, где происходит сортировка ионов по массам.

Далее отобранные по массе ионы ускоряются в электрическом поле и фокусируются в пучок.
Система сканирования обеспечивает перемещение пучка, что позволяет последовательно облучать всю поверхность пластины.

угол падения пучка ионов. Для обеспечения однородности легирования образцы перемещаются

(вращаются).

с одинаковой массой и зарядом, обладающих необходимой заданной энергией, и

внедрении их в подложку в определенном количестве, называемом дозой. Таким образом, основными характеристиками процесса являются энергия и доза пучка ионов.

Основные характеристики процесса

U:
где n - кратность ионизации, n = 1, 2, 3;

e - заряд электрона.

E0 = n * e * U [эВ] ,

данное время:
где j – плотность ионного потока, t – время

облучения.

D = j * t [Кл/м2]

в подложку, сталкиваются и взаимодейству-ют со встречаемыми ими атомами, передавая

при каждом столк-новении часть своей кинетической энергии ядрам атомов и электронам.
Столкновения могут быть упругими и неупругими.
При упругих столкновениях внутренняя энергия частиц и импульс остаются неизменными, а меняется кинетическая и потенциальная энергия частиц и направление импульса (харак-терны для твердых шаров).
При неупругих столкновениях происходит изменение внутрен-ней энергии или импульса частиц.
Взаимодействие иона с атомом является упругим, а с его элек-тронной оболочкой – неупругим.

передачи геометрических размеров.
Хорошая совместимость с другими технологическими процессами.

проведения после имплантации высокотемпературного отжига.

движения иона образуется сильно разупорядоченная область (радиационные дефекты кристаллической решетки

кремния).
Количество дефектов растет с увеличением дозы ионной имплантации.
Поэтому после имплантации необходимо проводить отжиг полупроводниковых пластин. При отжиге смещенные атомы полупроводника возвращаются в нормальные положения в узлах кристаллической решетки.

В процессе замедления ион испытывает много столкновений с атомами решетки, выбивая их из узлов. Выбитые атомы, в свою очередь, могут смещать другие атомы.

– глубина p-n перехода

кремния ионы могут проникнуть в его структуру значительно глубже, если

имплантация производится вдоль главной кристаллической оси или плоскости. В этом случае трудно прогнозировать глубину залегания примеси.

70 к поверхности пластины.

узлов кристаллической решетки (чем больше доза, тем сильнее повреждения).
Целью отжига

является восстановление кристаллической структуры легированных областей кремния и активация внедренной примеси.
Активация примеси заключается в переходе внедренных ионов примеси в узлы кристаллической решетки, где они способны проявить свои донорные или акцепторные свойства.
Обычно во время отжига имеет место и диффузия примеси (перенос атомов вещества, обусловленный их хаотическим тепловым движением в направлении уменьшения концентрации).

высоких температур (до 1200 ° C или больше) в течении

нескольких секунд с помощью лазера (а не в кварцевой печи). Однако охлаждение пластин должно осуществляться постепенно, чтобы они не раскололись от резкого перепада температур. Быстрый термический отжиг используют для активации примеси после ионной имплантации, термического окисления и др.

ч.1. 2000 М; МИЭТ.
2. Королев М.А., Крупкина Т.Ю., Ревелева М.А. Технология,

конструкции и методы моделирования кремниевых интегральных микросхем: в 2 ч. / под общей ред. Чаплыгина Ю.А. –Ч. 1: Технологические процессы изготовления кремниевых интегральных схем и их моделирование. – 397 с. - М.: БИНОМ. Лаборатория знаний. – 2007

термический отжиг – rapid thermal annealing (RTA)
Диффузия – diffusion
Радиационные дефекты

— radiation-induced defects
Пластина (полупроводниковая) – wafer
Каналирование – channelling