К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Благодарв малой длительности термического цикла значительно сокращается вредное тепловое воздействие на ранее сформированные слои, сохраняется профиль легироваиия, обеспечивается получение резких Р-ппереходов. Использование "холодного" кварцевого реактора (температура менее 500 'С) при высокотемпературных обработках обеспечивает минимальное загрязнение пластин неконтролируемыии примесями.
С помощью БТО (рис. 2.5.15) реализуются следующие технологические операции: отжиг ионно-легированных слоев; формирование р-а-иереходов; получение силицидов металгож получение оксидных и нитридных пленок кремния; опкиг поликремния; формирование омических контактов; оплавление стекла. Отвшг ноеве-вмплавтиревалвых слоев. Выполняется при температуре 1100 'С в течение 1 - 10 с (рис. 2.5.16). Отвп5г активирует примеси и восстанавливает повреждения кристаллической решетки. Опкиг на основе БТО сводит к минимуму перераспределение имплаитированных примесей. Устройства, изготовленные с помощью БТО, имеют менее глубокий, чем при обычном отвэпе у-п-переход, теб гзюа «Ю Р ЛР РР РР ЛР ЫЫ ЙС Рас. 2.5.15.
Обааега аувиеаеааа быстрая теривчееаеа ебуабетаю 1- агжаг крисгеалса и микроструктур нселе имплантации кислорода дза Ферыпроввипз областей двзлектрлчесюа5 пзоаалип; 2- стжих пеппе- пыпаип'врезанных слоев; у — апаавхеипе стекла; 4- охпааепае и юатпроваппе; 5- хпмпческее осажаепае ю газовой Фазы (СУ(З); 6- ояисхенпе и юотпровзппе; 7- Форывроюпле омвчесхвх конгахгаа ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БЫСТРОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ 171 т, с г ааа рда б аа 400 рад гааа ааа а га га да аа аа фа Рве. 2.5.14. Тввеееа темвератгрвее херевгервсгвеа уепеюеея яеа БТО минимальную пространственную диффузию под затвором или боковыми стенками базы и более нюкое сопротивление контакгов.
Недостатками быстрого термического отжита являются образование линий скольжения лри температуре более 800 'С из-за наличия градиента температуры по поверхности пластины, искажение криспшлнческой решетки кристелла, появление микродефектов. Для их предотвращения принимаются специальные конструктивные меры, обеспечивающие равномерность нагрева пластин, программируется и контролируется скорость нагрева и охлвхдения. Формщювавие силншщов. БТО находит широкое применение для получения пленок различных силицидов тугоплавких металлов. Процесс их получеюш состоит в нагреве до температуры приблизительно 800 - !000 'С пластин кремния с предварительно нанесенной пленкой тугоплавкого металла путем химичеокого осаждения из газовой фазы или напыления в вакууме.
БТО позволяет получать пленки силицидов с уменьшенным сопротивлением, проводить нх азотирование при минимальном термическом воздействии на ранее сформированные структуры. Нагрев для получения силицндов проводят либо в вакууме (силициды Тг, Та, %), либо в среде инертного газа (силицид Рг). Форм яро авиве ююнвк оксида. Обычно чем выше температура окисления, тем лучше качество пленок оксида. В установках для БТО вместе с быстрым термическим окислением благодаря простой замене газовой среды можно проводить быстрое термическое азотирование и быструю термическую очистку, что невозможно в обычных печах. Температурно- временной цшсл непрерывного процесса при формировании пленок диэлектрика посредством БТО показан на рис. 2.5.17.
Толщина пленки оксида кремния в значительной степени зависит от температуры и времени окисления. Пленку оксида толщиной 10 нм можно сформировать в сухом кислороде в течение 60 с при температуре 1100 'С и 120 с при температуре 1050 'С. т,с Рве. 2.5.17. Темверетурве-еремеевой авве веерермевеге арошсое фермвреаави двеаевгрвчммвх юмвек БТО: 1- быстрее термвческее окисление; Н- быстрый термическая стлш; Ш- быстрее термвческее юетврованве; Л'- быстрее термвчесюм счвстха Эввтаксия кремния посредепюм БТО в сочетании с СУП. В технологии УБИС существует необходимость осаждения тонких кремниевых эпитаксиальных слоев с резким, хорошо упрающемым легированным переходньпг профилем.
Чтобы удоюитворип этим требованиям, продолжительность тегпового воздействия на кремниевую пластину для подавления эффекш автолегирования должна быль сведена к минимуму. Одним из способов снижения энергопотребления дяя эпитаксиального наращивания явщется использование БТО в сочетании с методом химического осаждения из газовой фазы (за рубежом СУ)3). Типовой процесс эпнтаксиального наращивающ с использованием БТО вьшолюпот в такой последовательности: камеру откачивают до доствжения базового давления (менее 0,13 Па); вводят Нт с целью продувки камеры и создаюш установившихся значений скорости потока и давления; пластину быстро ныревают до температуры вьппе 1000 'С с целью осуществления отжита в водороде; пластину быстро охлюкдают до температуры ниже 400 'С, после чего следует ввод газа 81НтС1т, обьемная концентрашщ которого составляет 0,5 - 10 % в обецем потоке шза. Стабилизация давления в камере и стабилизация скоростей потоков для Нз и БЖтС1 происходят в течение менее чем 30 о; пластину нарезают до желаемой температуры осаждения меньше, чем за 3 с.
Диапазон температуры осаждения 850 - 1050 'С. После окончания процесса пластину быстро о хнах шают. Оплавление стекол. БТО применяется двя оплавления фосфоросиликатного или боросиликатного стекла. При температуре 1100 'С в течение 10 - 20 с топография поверхности стекла изменяется, но без авголегирования, которое имеет место в 30-минутном цикле диффузии при температуре 1000 С. Температуре, достигаемая при БТО, достшочна, чтобы 172 Глава 2.5.
РЕНТГЕНОВСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ ЛУЧИ В ЭЛЕКТРОННОМ МАШИНОСТРОЕНИИ Л1жачем еаеедал емеее Рве. 2.5.18. Кеаркевея камера БТО: 1 - вольфрамовые гелагенавые лампи; 3- палулраводнвкавая ллеатлна; 3 - кварцевая труба; 4- кварцевый поддон; 5- параметр; б - отражатель ив е Рве. 2.5Л9. Меевллвчымая венера БТО: 1 - дуговая лампа; 3- рефлектор; 3- кварцевое окно; 4- полулроводниковая пластина; 5- камера лз карразлална-ставкой стали; б - опорные кварцевые штыри; 7- схна лз флюорлва юшьцвя; 3- ИК-лражектар; 9- откачка; 10- ввод газов Рве. 2.530. Окмаквевмея камера БТО: 1- вольфрамовые лампы; 2- кварцевое окно; 3- лоеуправаюапеовая ллызвна; 4- валаахлежлеамае аапсышве; 5- мекенвзм загрузкм; б - ИК-термометр; 7- опорные ютырн; б - вадоаклелдаемал камера; 9- ИК-излучение расплавить стекло, но короткое время цюою сводит к минимуму диффузию перехода.
Кроме того, БТО позылгяет проводить сплавление и отжиг в одном цикле. Формирование амнчесвык кавтактав. Технология БТО дает существенные преимущества при образовании методом оплавления однородных, с низким сопротивлением контактов между кремнием и металлическими межсоединениями. Приборьь в которых для получения омическнх контактов использовалась БТО- технология, имеют меньше аномалий в переходе (таких, как образование выступов н бугров). Респлаютение может иметь место с меньшим количеством кремния (1 %) в сплаве А)51, чем при процессе в диффузионных печах. Сопротивление контактов может быль еще больше уменьшено за счет отжита имплалтированного перехода до нанесения слоя металлизации (р = 4 10 е Ом.см), Обарудававие для БТО (рис.
2.5.18 2.5.20). Тенденции применения оборудования для БТО следующие: использование БТО лля газофазных процессов осаждения гшенок методами СУТУ и ГРСУГЗ (СУТУ при пониженном давлении), в том числе эпитаксиальных гшенок кремния; применение БТО в многокамерных ввкуумно-напьпительных усшновках Юш откнш, металлнзации и получения силицидов металлов; применение модуля БТО в интегрированных многомодульных (кластерных) системах; осуществление нескольких процессов в одном оборудовании; обработка пллстин диаметром до 200 мм. Комбинация ЕРСУО и БТО является решением, объединяющим преимущества обоих процессов н иаюпочюощим приоущие им недостатки. БТО обеспечивает большую гнб- ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ БЫСТРОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ 173 кость лдя истинного управления темпершурой пластин, а 1.РСЪЧЭ обеспечивает множеспю комбинаций реакпиных компонентов газов.
Новое направление в эпнтаксиальной техноногии - импульсная эпитаксия креюпи а применением БТО. Толщина переходного слоя, получаемого при импульсной эпитакаии, характеризующейся скоростью нагрева пластин до 1000 'С, мохет не превьппать 10 нм, что до стихи ма только методом молекулярно- лучевой эпнтаксин, который аложнее по аппаратурному оформлению, чем БТО. Дальнейшее совершенствование н расширение области использования оборудования для БТО состоит в соиганин интегрированных промюплениых установок, обеспечивающих большое разнообразие технологических процессов, реализуемых на одной установке, что значительно уменыпает число загрузок пластин и увеличивает выход годных изделий.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
