К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Сканирующая система должна обеспечивать одиородносп легирования поверхности, Рве. 2.4.14. Схема меас-сеааратере вевее а веаве-атчееей уставевает 1 - источник ионов; 2- ускоритель ионов; 3- каалямагар; 4- магматыый маса-аеларатар; 5- потоки ионов, отделенных ст основного пучха; 6- экран а отверстием; 1- основной пучок ватам поэтому необходимо учитывать: наклон подложки по отношению к линии, перпендикулярной направлению пучка; неравномерность сканирования относительно осевой линии изза нестабильности и несимметричности отклоняющих напряжений; диаметр ионного пятна; неравномерность интенсивности ионного тока по сечению пучка.
Приемная камера предназначена дпя загрузки пластин или других объектов, перемещения нх дчя легнровання и вьпрузки. В современных установках применяется поштучная (индивидуальная ) обработка пластин, автоматически вводимых в камеру и удаляемых из нее через вакуумные шлюзы. Герметизацию пластин в процессе нх транспортировки мевшу операциями обеспечивают специальные кассеты. Соединения между узлами ИЛУ выполняют с помощью вакуумно плотных фланцев. Вакуумнью системы установок конструктивно достаточно сложны, так как все процессы имплантации протекают в высоком вакууме, а обтам камер велик.
Применяется три основных системы откачки: система на базе диффузионных насосов с большой скоростью откачки, обеспечивюощая давление 1,5.10 4 Па В установке имеется обычно несколько (не менее двух) насосов; система, включающая диффузионные и безмасляные насосы. Последние применяются двя оснащения приемной камеры; система, в которой диффузионные насосы отсутствуют, применякпая либо турбомолекулярные и криогенные насосы, либо только криогенные. В последнее время наиболее часто применяется безмаслхная система откачки, обеспечнваташая наивысшую чистоту. Типичной установкой ионной имплантацвся является ИЛУ "Везувий-9", предназначенная для ионного легнроваиия при изготовлении инютр альных микросхем, технолоптя которых не допускает выаокотемпературной обработки.
В этой установке используются ионы повышенной энергии, что достигается применением двух- и трехзарядных ионов. Инжектор ионов находится под потенциалом +300 кВ, а приемное устройство - под потенциалом -300 кВ, так что суммарное ускоряющее напряжение равно 600 кВ. Максимальная знерпи однозарядных ионов 600 кэВ, двухзарядных - 1,2 МэВ, трехзартщных - 1,8 МэВ. Для получения многозарядных ионов используется дуговой источник а катодом косвенного накала.
Установка укомплектована сменными источниками для получения ионов из различных газообразных и твердых веществ. Можно получить двухзарядные ионы Р, Аз, БЬ с силой тока до 600 мкА, ионы В - до 100 мкА, трехзарядные Р, Аа, БЬ - до 150 мкА. Для уменьшения рассеяния ионов применяются магнитные экраны. 136 Глава 24. ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ В установке используется электромагнитный масс-сепаратор с двойной фокусировкой ионного пучка и регулируемыми углами его входа и выхода; угол поворота пучка 110 '. Сепарация ионов проводится при энергии 25 кэВ.
Кассеты о пластинами устанавливаются в специальные держатели, которые вместе с кассетами занимают положение, перпецпикулярное ионному пучку. Легирование проводится с постоянным углом падения пучка при вращении контейнера. Вюсуумная откачка осуществляется тремя диффузионными насосами с азотными ловушками. Вакуумная система работает автоматически по специальной программе.
зль4. измерение'характеристик имплантивованньп слоев Основными характеристиками слоев, полученньп в результате ионной имплюпацшг, являются глубина проникновения и профиль распредеяения внедренных ионов, а также изменение структуры материала подложки в результате внедрения. Для полупроводниковых подложек большое значение имеют электропроводносп и подвижность носителей заряда в легированнъс4 слоях.
Глубина проникновения и профиль распределения примеси могут быль определены с помощью электронной оже-спектроскопии при последовательном стравливании слоев материала контролируемой толщины, вторично-ионной масо-спектроскопии (ВИМС). В последнем случае материал подложки распыпяегся с поверхности ионным пучком и ионные компоненты распьтляемого материала анализируются по массе. Интенсивность детектируемого сигнала зависит от его массовой концентрации в данной области образца. Поскольку только ионизированные компоненты распъшяемого матюиала анапнзирухпся методом ВИМС, используются ионные пучки, позволяющие получить максимальный выход (вторичную эмиссию) ионов исследуемых химических элементов.
Наиболее успешно дпя измерения распределения внещзенных ионов используется метод радиоахтивных изотопов и особенно нейтронно-акгнвационнъ2й анализ (НАА). Первый метод основан на внедрении в образец радиоактивных легирующих элементов и определении распределения примеси измерением радиации, создаваемой радиоактивными атомами. Последовательно снимая с поверхности мишени тонкие слои материала одинаковой толщины, определяют либо радиоактивность удаленного слов (например, анализируя активность химического раствора, в котором этот слой стравливался), либо остаточную ахпгвносп, мишени.
Метод НАА основан также иа анализе радиоактивных изотопов, которые образуются в образце под воздействием обпучвння тепловыми нейтронами. Только лвп4ие эпементыбор, кислород, азот, углерод - не образуют изотопов, пригодных ддя исследования этим методом. Облучение проводятся в течение 0,5 - 12 ч потоком тепловых нейтронов, равным 1022 - 1024 ом 2-с 2.
Наиболее раопространенным яюшетоя анализ у-излучения образоваюпнхся изотопов с энергией квантов 0,1— 2,5 МэВ. Излучение регистрируется детектором, определяется период полураспада изотопа н энерпш у-квантов, затем рассчитывается количество атомов этого элемента. Минимальная концентрация элементов, позволяющая определить ее методом НАА, состаюгяет для разных элементов 5.10п - 6,3 10'2 см 2 (наименьшее значение концентрации Ап 1,1102 см 2). Профиль распределения примеси определяется последовательным стравливанием тонких слоев и измерением остаточной Истинности. Изучение кристаллографической структуры и механических свойств легированных ионами слоев вюпочает анализ степени разориентации кристаллической подаюкки, идентификацию фаз, выявление аморфных областей и изучение кристаллографических дефекгов, измерение механических напряжений в пленках на поверхности подложки.
Используются следующие методы анализа: измерение кривизны тонких подложек (например, в микроэлектронике) лазерным отражением (ЛО) с целью расчета напряжений в нлх и пленках; обратное рассеяние Резерфорда (ОРР) (каналиро ванне); рентгеновская дифр акция (РД); электронография (ЭГ) и просвечивающая эпекгронная микроскопия (пэм). Данные об зффекп4вностн этих методов приведены в табл. 2.4.2. Анализ углового положения и интенсивности рентгеновских лучей, дифрагированных христаллическнм материалом, позвишет получить информацию о кристаллической струхтуре - фазовом составе образца. Максимальная точность достигается при дифракгометрическлх измерениях. Погрешность измерения параметра решетки составлжт 0,001 нм.
С помощью просвечивающей электронографии или электронной микроскопии исследуются электрограммы с участков диаметром менее 1 мкм, а в некоторых просвечивающих растровых электронных микроокопах удается наблюдать участки диаметром 10 нм. Это позволяет изучать сгрукгурные особенности кристалпографических юапочений, а также идентифицировать неизвестные фазы. Измерение элехзропроводности и подвижности носителей заряда в полупроводниках провошпоя также при последовательном стравливании тонких слоев. Посколъку глубина проникновения ионов в полупроводник РЕНТГЕН О ЛИТОГРАФ НЯ 133 2.4Л.
Эффективность аиалвтюгеских методов контроля и исследования имилавтироваявых слоев ' В - вьюоюш, Н - низкая. может быть очень мала (доли микрометра), химическое травление не позволяет стравить с достаточной точностью такие слои.
Поэтому ироводат анодное окисление полупроводника с помощью эллипсометра, погрешность измерения толщин которого состаюшет 0,1 0,3 нм, измеряют толщину оксида и вычисляют толщину материала подложки, перешедшего в этот оксид. Измеренные значения поверхностной проводимости и характеристики эффекта Холла позволяют вычислить концентрацию и подвижность носителей в твидом слое. Эти вычисления дают возможность Установить распределение примеси в слое субмикронной толщины. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Глава 2.5 РЕНП'ЕНОВСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ ЛУЧИ В ЭЛЕКТРОННОМ МАШИНОСТРОЕНИИ 1.
Аброяя И. А., Ацйюшв А. Н., Тгпев А И Физические основы электронной и ионной гехнолопги. Мл Высшая школа, 1984. 320 с. 2. Гетра 3. Ю. Технология микроэлектронных устройств: Справочник Мс Радио и связь, 1991. 528 с. 3. Гусева М. И. Ионная импланташш в испол упро водниковые материалы // Итоги науки и техники. Сер. Физические основы лазерной и пучковой технологии.
Т. 5. Мс Изд-во ВИНИТИ, 1989. С. 5 - 54. 4. Попов В. Ф., Горин Ю. Н. Процессы и Установки электронно-ионной технологии. Мз Высшая школа, 1988. 255 с. 5. Симонов В. В., Караваев Л. А, Шашеаев А. В., Шааии Е. В. Оборудование ионной нмплыпации. Мс Радио и сююь, 1988. 184 с. 6. Техиолопгя СБИС / К. Пирс, А. Адамс, Л. Кац и др. В 2-х кн. Кл. 1 Пер. с англ.
/ Под ред. С. Зи. Мд Мир, 1986. 404 с. 2.5.1. РкитгянодптОГРАФня Уменьшение размеров элементов больших интегральных схем (БИС) является одним из наиболее эффекгнвых методов онижения их стоимости и повьппения кх быстродействия. Двукратное уменьшение размеров элементов Увеличивает в 2 раза быстродействие БИС и в 4 раза повышает их степень интеграции. Пределом уменъшения топологических размеров явшпотся линии шириной 100 нм. За счет уменьшения размеров элементов интегральных микросхем (ИС) до долей микрометра, использования полупроводниковых соединений труппы А2В5, разработки сверхпроводящих ИС с джозефсоновскнми переходами, быстродействие может быль уменьшено до 10 100 пс/вентиль при рабочих частотах в ппвгерцевом диапезоне. В связи с таким высоким уровнем шпеграции и быстродействия современных и перспективных конструкций сверхбольших интегрюгьных схем (СВИС) предъявляют жесткие требования к технолопвюским процессам формирования структур на поверхности в объеме полупроводниковых матеркалов.
Массовое производспю ИС с оубмикронными размерами элементов требует прежде всего разработки производительных и 'прецизионных методов и оборудования для формирования топологического рисунка. В настоящее время известны четыре основных направления развития этих разработок; литография в ультрафиолетовой области (УФ-литография), в том числе с использованием эксимерных лазеров; электронно-лучевая литография; ионнолучеьзя литография; рентгенслитография. Традиционные методы фотолитографии при использовании для экспонирования источников дальнего ультрафиолетового излучения с длиной волны около 0,2 мкм обеспечивают в массовом производстве получение линии шириной 0,6 - 0,8 мкм. Главньге достоинства этих методов - высокая производительность, возможность исполъзования достаточно толстых слоев резиста н промьплленного оборудования ддя экспонирования.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
