11_Технология интегральных радиоустройств (конспект лекций за второй семестр преподаватель Ляхова), страница 2
Описание файла
Файл "11_Технология интегральных радиоустройств" внутри архива находится в папке "Интегральные устройства радиоэлектроники 1". Документ из архива "конспект лекций за второй семестр преподаватель Ляхова", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "интегральные устройства радиоэлектроники" из 8 семестр, которые можно найти в файловом архиве МАИ. Не смотря на прямую связь этого архива с МАИ, его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "лекции и семинары", в предмете "интегральные устройства радиоэлектроники" в общих файлах.
Онлайн просмотр документа "11_Технология интегральных радиоустройств"
Текст 2 страницы из документа "11_Технология интегральных радиоустройств"
Толстопленочная технология предусматривает механическое нанесение пасты. Для придания определенной вязкости пасты с целью нанесения через сетчатый трафарет ракелем в состав пасты к основному функциональному материалу добавляется органическое связующее вещество. Третьим компонентом является фритта (стеклянный порошок), выполняющая функции адгезии и влагозащиты.
Электролитическое наращивание - наиболее производительный технологический процесс. Но может использоваться только при наличии проводящих структур. Электролиз можно реализовать как для плат большого размера в ваннах, так и для локального наращивания микроэлементов.
А Б
Рис. А - Схема устройства для локального электролитического наращивания, Б – изображение приспособления для формирования матрицы элементов - решетка ниппелей (микрожидкостное оборудование).
Решетка ниппелей используется как микрореактор для химического катализа, для параллельного химического синтеза на чипе, микроэлектрофореза.
На основе решетки ниппелей создан электроспрейный трастер (electrospray thruster). К кремниевым ниппелям (nozzle) рабочая жидкость подается с помощью термического мембранного насоса (flexubale plate wave micropump). Для увеличения скорости капель спрея над ниппелями сформирован ускоряющий электрод (acceleration electrode) на перфорированной мембране из SiN c молибденом. При изготовлении использовалась фотолитография с глубоким реактивным ионным травлениемю
Рис. Схема подачи рабочей жидкости (серого цвета) в электроспрейном трастере..
Управление толщиной слоев.
Параметр толщины пленки регулируется временем операции, энергетическими характеристиками воздействий. Возможно нанесение заданного числа атомных слоев.
| Операция | Структура слоев | Технологические особенности |
| Нанесение (напыление, распыление) | Слой материала мишени или результат реакции подаваемых веществ | Прецизионный контроль параметров нанесения |
| «Atomic layer deposition» (ALD). | 2 группы молекул для 2 разных слоев | Отдельный технологический цикл для каждого слоя |
| Метод Ленгмюра-Блоджетт | 1 слой амфифильных веществ | Первоначальное формирование на поверхности субфазы и впоследствии переносится на поверхность подложки |
| Layer-by-layer (LbL) | Многослойные (до 300) | Отдельный технологический цикл для каждого слоя |
Традиционные методы нанесения предусматривают формирование на подложке зерен вещества и их объединение. Контроль толщины затруднен. Толщина неравномерна.
Для реализации слоев прецизионной толщины используется технология нанесения одноатомного слоя «Atomic layer deposition» (ALD). Именно точно рассчитанное число слоев позволяет формировать транзисторы, конденсаторов большой емкости на основе диэлектрических пленок с высокой диэлектрической проницаемостью. В отличие от традиционного химического вакуумного напыления каждый атомный слой создается в 2 этапа с помощью двух разных реагентов (ALD.swf). Это самоограничивающийся (self-limited) процесс. За один цикл создается 1 слой, поэтому легко управлять толщиной пленки. Вещества подбираются таким образом, чтобы имелась сильная связь между молекулами разных слоев и слабая – в пределах слоя.
Рис. Схема одного цикла создания атомного слоя.
В процессе можно использовать как термическое испарение, так и плазменное нанесение.
Для мнослойного нанесения амфифильных веществ (АМФВ), например, жидких кристаллов, используется метод Ленгмюра-Блоджетт. Особенностью метода Ленгмюра-Блоджетт является то, что сплошной упорядоченный мономолекулярный слой, предварительно формируется на поверхности субфазы и впоследствии переносится на поверхность подложки. Сформированный монослой, состоящий из плотноупакованных молекул АМФВ, переносится на движущуюся вниз-вверх через поверхность воды твердую подложку. В зависимости от типа поверхности подложки (гидрофильная или гидрофобная) и последовательности пересечения подложкой поверхности субфазы с монослоем и без монослоя, можно получать ПЛБ с симметричной (Y) или асимметричной (X, Z) структуры. Для получения однородной по толщине пленки Ленгмюра-Блоджетт, поверхность подложки должна иметь шероховатость Rz<=50нм.
|
|
Рис. Схема получения монослоев АМФВ.
Рис. Технология самосборки из раствора наноструктурированных слоев
«Слой–за-слоем».
Нанесение слоя металла (или другого вещества) из коллоидного раствора предусматривает испарение (evaporation) растворителя. Частицы металла без растворителя объединяются в сплошную пленку.
Рис. Создание пленки и коллоидного раствора.
Химические методы нанесения.
| Фазы реагентов | Активирующая энергия | Приемы формирования потока | |
| 1 | 2 | 3 | |
| 1 | Газ | Нагревание объема (пиролиз) | Нет |
| 2 | Разложение элементоорганических соединений | Луч лазера | |
| 3 | Аэрогель | Нагревание | Направленное распыление на разогретые подложки (спрей - пиролиз) |
| 4 | Жидкость | Электрическое поле | |
| 5 | Эмульсия, гель | ||
| 6 | Порошок | Электронный луч | Струя газа |
Химическое осаждение из газовой фазы проводили при температурах от 220 до 550°С наноструктурных пленок из платины. В качестве прекурсора был взят ацетилацетонат платины. Температура влияет на структуру пленки. Платиновые «наноколонны» и «зернышки» могут использоваться в качестве электрических контактов в полупроводниковых устройствах. У них высокая проводимость и химическая резистентность.
Рис. (а) - Платиновые наноколонны на подложке из стекла, полученные при температурах от 250 до 400 и выросшие в ориентации <100>. (е) - Зернышки шириной 200 нм, образованные при температурах осаждения выше 400 С.
Наибольшее технологическое применение для выращивания тонких монокристаллических полупроводниковых плёнок на монокристаллической подложке нашла высокотемпературная эпитаксия.
Кремний получают термическим разложением тетрахлорида кремния в атмосфере водорода при 1150-1250 С°: SiCl4+2H2 ->Si+4HCl
или восстановлением трихлорсилана SiCl3+H2 - Si+3HCl.
Эпитаксия может быть реализована термическим разложением металлоорганических соединений.
Рис. Кварцевый реактор пиролиза подаваемого в газовом потоке металлоорганического соединения.
Центральная часть реактора нагревается высокочастотным генератор. Стенки реактора охлаждаются (5, 6). В нагретой зоне располагаются подложки (4). Попадая в нагретую зону, металлоорганическое соединение разлагается. В результате твердая нужная фракция осаждается на горячей подложке (органические материалы неприемлемы). Газообразная фракция уносится потоком. Нанесение пленки полупроводника арсенида галлия производится при 700º С.
Подобные реакции используются для получения более сложных двойных, тройных соединений
.
Молекулярно лучевая эпитаксия предназначена для нанесения композиционных материалов.
Рис. Схема вакуумной камеры установки молекулярно лучевая эпитаксия: 1 – блок нагрева, 2 – подложка, 3- заслонки ячеек, 4 и 5 – ячейки компонентов.
Рис. Оборудование для одноатомных слоев молекулярно лучевой эпитаксии «Медуза».
Эпитаксии механически напряженных слоев. Реализация полевых транзисторов, использующих напряженный кремний (Strained Silicon), возможна с использованием эпитаксиального наращивания кремния на основание из германия (Germanium), у которого больше размер элементарной ячейки, тип кристаллической решетки тот же.
Рис. Схема формирования напряженного кремния эпитаксии механически напряженного полупроводникового слоя.
Изменение физических свойств нанесенных пленок можно
- легированием с помощью диффузии,
- легированием с помощью ионной имплантации,
- химическими операциями: окислением, разложением и т.п.
Диффузию применяют для локального изменения концентрации примеси. В монокристалле кремния. донорами являются, например, для n-приводимости: фосфор, мышьяк, сурьма, - акцепторами для p-приводимости: бор, галлий, индий, алюминий. Диффузия протекает тем быстрее, чем выше температура пластины и подвижнее атомы примеси при наличии вакансий. Плотность диффузионного потока частиц jn пропорциональна градиенту концентрации:
