Процессы микро- и нанотехнологий. Ч. 2. Шутов Д.А - 88 стр.

достаточно мал по сравнению с коэффициентом диффузии водорода и воды, так
D(O2)1050OC=2,82.10-14 см2/с; D(H2)1050OC=2,2.10-6 см2/с; D(H2O)1050OC=9,5.10-10
см2/с.
       Таким образом, рост основной доли пленки SiO2 (после достижения
критической толщины SiO2) при термическом окислении удовлетворяет
эмпирическому параболическому уравнению, полученному для различных
окислительных сред:
       - для окисления в сухом кислороде h2=21,2.t.exp(-1,33/kT);
       - для окисления в парах воды h2=7,56.t.exp(-0,8/kT), где
       h-толщина SiO2, мкм,
       t-время процесса окисления, час,
       k-постоянная Больцмана, k=8,63.10-5эВ/град,
       T-температура процесса окисления, K.
       Так, например, в производственных условиях для окисления в сухом
кислороде при T=1000OC пленки SiO2 c h=0,5 мкм получают в течение 30 часов, а в
парах воды, при этой же температуре, в течение 0,8 часов. Эффективность
маскирования поверхности кремния пленкой SiO2 зависит от многих факторов
технологического процесса, использующего данную маску, и параметров пленки
двуокиси кремния: температуры и времени диффузии, давления паров примесей и
концентраций примесей в исходном материале, толщины пленки окисла и т.д.
Критерием, определяющим качество маскирования, является отношение
коэффициента диффузии примеси в пленке SiO2 к коэффициенту диффузии той же
примеси в кремний. Если это отношение значительно меньше единицы, то будет
достигнуто полное маскирование при соответствующей минимальной толщине
двуокиси кремния. Необходимо отметить, что пленки SiO2, полученные
термическим окислением в разных средах, отличаются маскирующими свойствами,
поэтому окисление кремния, как правило, проводят в комбинированных
технологических средах. Сначала производят окисление в сухом кислороде в
течение 5-15 мин. с целью исключения возможности образования высокой
концентрации гидроксильных групп на поверхности раздела Si-SiO2 (при этом
скорость окисления мала, а плотность пленки SiO2 наибольшая), затем для
производительного получения необходимой толщины пленки SiO2 проводят
окисление в парах воды (скорость окисления больше, чем в сухом кислороде, но
пленки окисла более пористы), а на завершающем этапе, для получения более
плотной пленки SiO2 (уплотнения структуры SiO2), окисление проводят в атмосфере
сухого кислорода. Пленки SiO2 толщиной 0,2-0,4мкм в планарно-эпитаксиальной
технологии обычно используются для маскирования части поверхности пластин от
диффузии легирующих примесей при изготовлении неглубоких (с толщиной
диффузионного слоя не более 2,0 мкм) областей структуры ИС. При длительной
диффузии примесей (например, при разделительной диффузии и др.) или ионной
имплантации такая толщина пленкин SiO2 недостаточна, необходима h=0,5-0,8 мкм.
Толщина термически выращенных пленок SiO2, используемых на конечных
операциях изготовления ИС для электрической изоляции элементов микросхемы,
должна составлять не менее 0,6 мкм (обычно 0,6-0,9 мкм).
       Фотолитография - это процесс получения конфигурации элементов
микросхем с применением светочувствительных покрытий - фоторезистов. Целью
фотолитографии является вскрытие окон в слое маскирующего окисла кремния для
формирования диффузионных слоев, для контактов с металлизацией, а также
получения конфигурации межсоединений (разводки) в слое металлизации.
Технологический процесс фотолитографии включает целый ряд операций: очистку
                                       88