Базовые физико-химические методы создания микроэлектронных структур

Далее монокристалл-затравка на торце держателя вводится в расплав и медленно вытягивается из него при непрерывном медленном вращении. Охлаждение расплавленного кремния на гранях кристалла-затравки вызывает рост монокристаллического кремния в точном соответствии со структурой затравочного кристалла. Преобразование расплавленного Si в монокристаллические цилиндрические слитки продолжается по мере медленного вытягивания их из расплава.

Критическими параметрами при этом являются:

-  скорость вращения и вытягивания затравки,

-  чистота материала,

-  однородность температурного поля в расплаве.

Вышеописанным способом производят слитки достаточно больших диаметров (от 80 до 250 мм) с равномерно распределенными свойствами по длине и сечению.

На одной стороне каждого слитка по всей его длине сошлифовывают плоскую грань, параллельно оси выращивания. Эту грань используют для совмещения рисунка слоев.

Далее слиток разрезают с помощью алмазных дисков на отдельные пластины толщиной от 0.5 до 1 мм, с их последующей шлифовкой и полировкой. На финальной стадии этого процесса производится тщательный контроль качества.

Термическое окисление.

Этот процесс предназначен для создания на поверхности п/проводниковых структур защитных слоев. Термическое окисление - всего лишь один из методов создания таких слоев, поскольку наряду с ним используют еще анодное окисление и пиролитическое нанесение окисла. Термическое окисление получило наибольшее распространение вследствие простоты и качества получаемых защитных слоев.

Кинетика роста слоев при термическом окислении представлена следующими основными процессами:

-  адсорбция молекул окислителя на поверхности исходной пластины;

-  прохождение атомов окислителя через слой образовавшегося окисла;

-  взаимодействие окислителя с атомами кремния на границе раздела «кремний-окисел» с образованием нового слоя окисла.

Обычно термическое окисление Si по планарной технологии выполняется либо в атмосфере кислорода или водяного пара:

Si+O2  ==  SiO2

T=1000-1300 C

Si+2H2O  ==  SiO2+2H2

T=1000-1200 C (давление)

(более быстрый метод, на порядок!)

Толщина полученного слоя окисла определяется с помощью графиков зависимости толщины окисла от времени окисления. В промышленном производстве чаще всего используют комбинированное окисление Si-пластин: сначала выращивают тонкий слой SiO2 в атмосфере кислорода, затем более толстый слой в парах воды и завершающий процесс снова в атмосфере кислорода. Такой комбинированный метод позволяет получить необходимые свойства границ раздела Si-SiO2 и слоя SiO2 при минимальных температурах и за более короткое время. Малые температуры выгодны с точки зрения сохранения геометрии и свойств электронно-дырочных переходов элементов ИС.

Эпитаксия.

Это процесс ориентированного монокристаллического материала на подложке с той же ориентацией, что и кристалл.

Для этого необходимо, чтобы поверхность пластины обладала достаточным числом затравочных центров. Такие центры создаются предварительной обработкой поверхности пластины газообразным HCl и вытравливанием в ней слоя кремния толщиной 0,2-1,0 мкм вместе с любыми дефектами кристалла, способными нарушить собственно процесс эпитаксии.

Метод эпитаксии дает следующие преимущества:

è Равномерное распределение примеси в слое (что невозможно при диффузии);

è Сокращение процессов диффузии при получении многослойных структур;

è Упрощение операций изоляции элементов ИС

è Сокращение длительности операций получения элементов ИС.

Методы эпитаксии.

1. Прямые.

Нанесение осуществляется без промежуточных химических реакций путем