Субмикронные интегральные схемы: элементная база и проектирование. Рындин Е.А - 11 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТТИ ЮФУ | Таганрог

Составители: 

Рубрика: 

21
При использовании дуговых и мощных газоразрядных импульсных ламп можно сра-
зу осветить большую площадь, что позволяет существенно сократить время отжига.
Однако в этом случае плотность мощности излучения значительно меньше, чем при
использовании лазера. Требуется более продолжительное импульсное воздействие
излучения на пластину, в результате чего глубина проникновения тепла уже не яв-
ляется пренебрежимо малой по сравнению с толщиной пластины. Поэтому в случае
отжига при помощи ламп диффузию примесей нельзя считать пренебрежимо малой,
что составляет основной недостаток метода.
Отжиг при помощи электронного луча используется либо в импульсном ре-
жиме, когда облучается вся пластина одновременно, что повышает производитель-
ность, либо в непрерывном - сканированием сфокусированного луча.
Существенными преимуществами электронно-лучевых установок по сравне-
нию с лазерными является их простота и более высокое быстродействие в непре-
рывном и особенно в импульсном режиме. Глубина проникновения в пластину элек-
тронного луча практически не отличается от глубины проникновения лазерного из-
лучения, но существенно зависит от ускоряющего напряжения. Дополнительным
достоинством импульсного электронного отжига является возможность проводить
термообработку через окна в пленке окисла. Свойства изолирующего покрытия
практически не изменяются при средних дозах облучения.
К основным недостаткам отжига электронным лучом следует отнести изме-
нение электрических свойств пленок при использовании больших доз облучения,
вызванное захватом электронов ловушками, а также повышение плотности дефектов
при обработке пучком электронов. Для ликвидации данных отрицательных послед-
ствий после интенсивного электронного облучения проводят низкотемпературный
отжиг при температуре порядка 500
о
С [23].
1.1.5. Методы формирования КНИ-пластин
Использование полупроводниковых пластин с изолирующими диэлектриче-
скими слоями («кремний на изоляторе» - КНИ) позволяет повысить плотность раз-
мещения элементов на кристалле, значительно сократить паразитные емкости и тем
самым повысить степень интеграции и быстродействие СБИС. Основными факто-
рами, ограничивающими использование КНИ-пластин, являлись трудности техноло-
гического характера, приводившие к снижению выхода годных пластин и значи-
тельной их стоимости. В настоящее время разработан ряд перспективных техноло-
гий формирования КНИ-пластин, позволяющих успешно решать данные проблемы.
В качестве примера остановимся более подробно на SIMOX-технологии (Sili-
con Implanted by Oxygen), в которой тонкая пленка монокристаллического кремния
формируется посредством имплантации ионов кислорода в кремниевую подложку.
Для профиля распределения концентрации имплантированной примеси характерен
максимум на глубине, равной средней проекции пробега ионов, которая определяет-
22
ся энергией ионов (50 - 200 кэВ при дозах 4×10
17
- 2×10
18
см
-2
). Затем пластина в те-
чение нескольких часов подвергается отжигу при температуре 1300
0
С, в результате
чего формируется скрытый слой окисла SiO
2
толщиной 300 - 400 нм, отделяющий
верхний слой качественного монокристаллического кремния толщиной около 200
нм от подложки.
Процесс ионной имплантации позволяет с высокой точностью контролиро-
вать значения толщины формируемых слоев кремния и скрытого окисла и, таким
образом, обеспечивает высокую степень воспроизводимости параметров КНД-
пластин, а полученные на основе данных пластин транзисторные структуры позво-
ляют значительно улучшить характеристики СБИС.
1.2. Организация производства СБИС
Несмотря на многообразие решений в области организации производства по-
лупроводниковых изделий микроэлектроники, все предприятия данной отрасли
можно условно разделить на два класса:
1) фабрики, предназначенные для массового производства универсальных СБИС
(например, схем памяти, микропроцессоров и др.), выпускаемых многомилли-
онными тиражами в течение двух-трех лет;
2) мини-фабрики с малым объемом выпуска и частой сменяемостью номенклатуры
изделий, предназначенные для изготовления широкого спектра специализиро-
ванных СБИС [24].
Современная фабрика с площадью чистых помещений класса (1 - 100) в 6000
– 7000 м
2
стоит 1,5 – 2 млрд. долларов США. Ежемесячный запуск в производство
кремниевых пластин диаметром 200 мм составляет 6 - 20 тыс. шт. Причем в бли-
жайшие 10 лет стоимость фабрик такого типа может возрасти на порядок [24].
Для обеспечения экономической эффективности производства специализиро-
ванных СБИС тиражом в 100 - 1000 экземпляров, необходимо снижать капитальные
затраты, стоимость производства, повышать эффективность работы технологическо-
го оборудования и выход годных микросхем. В современных условиях этих целей
достигают посредством организации технологического процесса в рамках мини-
фабрик за счет сокращения объема чистых производственных помещений и времени
пребывания пластин вне вакуума или вне сверхчистых контролируемых сред. Стои-
мость мини-фабрики в настоящее время составляет 50 – 100 млн. долларов США
[24].
Для уменьшения дефектности и исключения влияния атмосферы на работо-
способность элементов СБИС пластины должны передаваться из камеры в камеру в
условиях высокого вакуума – в кластере (рис. 9). Современное кластерное оборудо-
вание имеет 2 – 6 процессорных модулей, причем наряду с процессорными камера-
ми в него устанавливают и модули для проведения контрольных операций (элек-
тронной микроскопии, оже- и рентгеновской спектроскопии и др.). При диаметрах

Страницы