Основана на использовании ионов гелия для экспонирования поверхности пластин, покрытых резистом.
Существуют:
сканирующая ИЛЛ (разрешающая способность – 0,3¸0,03мкм);
проекционная ИЛЛ с (разрешающая способность – 0,5мкм);
Для формирования рисунка топологии ИС возможно воздействие на пленку электронного, ионного и лазерного пучка с высокой плотностью энергии, достаточной для термического испарения материала.Для этого необходимы плотность мощности больше >106 Вт/см2 и время @ 1мкс. Применение ограничено возможным возникновением дефектов из-за механического напряжения и ударных волн.
Для сравнения эффективности методов литографии используются обобщенные оценки. В качестве критерия выбран показатель качества, определяемый как:
Производительность
(1+0,15´плотность дефектов) ´ стоимость оборудования ´ (ширина линий)
Сравнение эффективности методов литографии приведено в таблице 1.
Таблица 1
| Метод литографии | Мин. ширина линии, мкм | Плот-ность дефектов на 1 см | Производитель-ность, пластин/ч | Стоимость оборудования, отн. ед. | Эффектив- ность ´ 10 |
| Контактная фотолитография | 2,5 | ||||
| Проекционная фотолитография | |||||
| Проекционная фотолитография с применением коротковолнового УФ-излучения | |||||
| Проекционная фотолитография с использованием повторителей | |||||
| Электронолитография | 0,5 | 0,5 | |||
| Рентгенолитография | 0,3 | ||||
| Ионно-лучевая литография | 0,5 | - | - | - |
Травление
1. Химическое травление – химическая реакция жидкого травителя с кремниевой пластиной с последующим образованием растворимого соединения. Процесс состоит из следующих стадий:
1) диффузия реагента к поверхности;
2) адсорбция реагента;
3) поверхностная химическая реакция;
4) десорбция продуктов реакции;
5) диффузия продуктов реакции от поверхности;
Пример реакции для изотропного травления кремния:
Si + 4HNO3 ® SiO2 +4NO3 +2H2O
SiO2 + 4HF ® SiF4 + 2H2O
Для большей равномерности травления ванну с раствором и пластиной кремния вращают в наклонном положении (динамическое травление) или вводят в ванну ультразвуковой вибратор.
Для травления кремния используют анизотропное и изотропное травление. Изотропное травление происходит во всех направления с приблизительно одинаковой скоростью. Для травление используются фосфорная, азотная и уксусная кислоты.
Анизотропное травление основано на том, что скорость химической реакции зависит от кристаллографического направления: минимальная скорость травления в направлении [111], а максимальная – в [100] (скорость травления в направлении [100] в 600 раз больше чем в направлении [111]). В качестве анизотропного травителя используются калиевая кислота и вода.
При использовании анизотропного травления скорость зависит от кристаллографического направления и боковые стенки лунок приобретают рельеф или огранку, углы под которыми вытравливаются боковые стенки лунок строго определены. плоскость [111] является как бы непроницаемой для травителя, что дает возможность при использовании маски избежать подтравливания.
Эпитаксия
Эпитаксия – это ориентированный рост полупроводниковых слоёв на полупроводниковой подложке, при котором кристаллографическая ориентация повторяет ориентацию подложки.
Если подложка и плёнка – одно и тоже вещество то процесс автоэпитаксиальный, иначе гетероэпитаксиальный.
Методы этого наращивания делят на прямые и косвенные.
1. Прямые – частицы полупроводника переносятся без промежуточных химических реакций (испарение, сублимация, реактивное распыление).
2. Косвенные – полупроводниковые плёнки получают путём разложения паров полупроводниковых соединений (методы восстановления в H2 хлоридов, бромидов кремния, а также метод разложения органических соединений кремния).
Недостаток прямого метода – сложность точного дозирования примеси в плёнке. Поэтому чаще используют косвенный метод - восстановление из хлоридов кремния SiCl4
Рис. 12. Схема установки используемой для восстановления из хлоридов кремния
1. Загружаются пластины Si в реакционную камеру (пластины обработаны)
2. Продувка H2
3. Заполнение HCl для стравливания SiО2
4. Нагрев камеры до 12000 и подача SiCl4 + H2, происходит реакция восстановления SiCl4 + H2= SiCl2+2HCl
Скорость роста порядка 0,5-5 микрон в минуту. Толщина плёнки 10-20 микрон. В процессе выращивания возможно легирование В2Н6 или РН3, создающего дырочную (р) или электронную (n) проводимость.
Скорость роста пленки зависит от температуры в камере, кристаллографической ориентации кристалла в подложке (быстрее в [110], медленнее в [100]), от скорости потока газа-носителя, концентрации SiCl4 в H2, равномерности потока газа из поверхности кремния.
При невысоких температурах и больших содержаниях SiCl4 в H2 образуются рыхлые аморфные слои кремния, при повышении температуры структура кремния ухудшается и появляется поликремний.
Для всех процессов требуется высокая степень чистоты исходных элементов. Поддержание определенного технологического режима позволяет получить постоянство параметров пленки кремния в пределах 5¸10%.
В процессе выращивания слоя кремния возможно легирование соединений бора B206 (диборан) – получается р-тип кремния или фосфора PH3 (фосфин) – получается n-тип кремния, задающих дырочную или электронную проводимость.
Легирование
В современной технологии микроэлектроники процесс легирования является одним из базовых процессов. Степень интеграции ИС увеличивается за счет совершенствования методов локального легирования и разрешающей способности методов литографии.
Методы легирования можно разделить на группы:
1. Высокотемпературная диффузия.
1) в замкнутой системе
2) в открытой системе
3) из твёрдой фазы на поверхности
2. Ионная имплантация
1) внедрение ионов
а) температурная обработка
3. Радиационностимулированная диффузия
1) обработка частицами высокой энергии
2) обработка частицами низкой энергии