Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

БелорусскиЙ государственный университет

информатики и радиоэлектроники

Факультет компьютерного проектирования

Кафедра электронной техники и технологии

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

по дисциплине

«Проектирование и производство изделий интегральной электроники»

Выполнил: студент гр. 890241

_________________ Молодило С. Т.

Проверил: ст. преподаватель каф. ЭТТ

_________________ Телеш Е. В.

Минск 2023

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3

1 ВОПРОС №1 «Технология нанесения плёнок плазмохимического оксида» 4

2 ВОПРОС №2 «Маршрутный процесс формирования МДП конденсатора» 8

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 13

Введение

Учебная дисциплина «Проектирование и производство изделий интегральной электроники» играет важную роль в процессе подготовки специалистов с высшим образованием в области проектирования и производства программно-управляемых электронно-оптических систем и электронных средств, ориентирована на изучение инновационных методов конструирования и энергосберегающих технологий изготовления изделий интегральной электроники для электронно-оптических систем и электронных средств.

Цель преподавания учебной дисциплины: овладение научными подходами и практическими навыками компьютерного конструирования изделий интегральной электроники для электронно-оптических систем и электронных средств и проектирования автоматизированных технологических процессов их производства.

В результате изучения учебной дисциплины студент должен:

знать:

– принципы проектирования изделий интегральной электроники и методики конструктивного расчета элементов и фрагментов изделий интегральной электроники различного функционального назначения;

– методы контроля электрических характеристик элементов изделий интегральной электроники;

– основы обеспечения работоспособности изделий интегральной электроники при воздействии внешних дестабилизирующих факторов;

– основные критерии качества изделий интегральной электроники и их взаимосвязь с конструктивно-технологическими параметрами;

уметь:

– характеризовать достоинства и недостатки различных вариантов конструктивного исполнения элементов и изделий интегральной электроники в целом, а также технологических операций и маршрутов их изготовления;

– анализировать техническое задание на проектирование изделий интегральной электроники и грамотно определять ее конструктивно-технологическое исполнение;

владеть:

– принципами, методами и средствами реализации технологических процессов и маршрутов производства изделий интегральной электроники;

– методиками анализа результатов исследований и моделирования характеристик изделий интегральной электроники.

1 Вопрос №1 «Технология нанесения плёнок плазмохимического оксида»

Технология плазмохимического осаждения (ПХО) была создана как развитие технологии химического осаждения из парогазовой фазы, в первую очередь, с целью снижения температуры подложки в процессе формирования пленок. В отличие от химического осаждения из парогазовой фазы при ПХО химические реакции инициируются и стимулируются не посредством высоких температур подложки и газовой смеси, а посредством перевода этой смеси в плазменное состояние в разрядах на постоянном токе, ВЧ- и СВЧ-разрядах, которые характеризуются низкой температурой тяжелых частиц, следовательно, низкой температурой подложки (от комнат-ной до 400 °C) и высокой температурой электронов. Снижение температуры подложки позволяет осаждать пленки на любые ранее созданные структуры и устраняет возникновение внутренних механических напряжений в пленках при последующем охлаждении пластин. Относительно высокое давление в реакционных камерах процесса ПХО (от десятков до сотен Па) не снимает присущего химическому осаждению преимущества – комфорность покрытия. В связи с тем, что технология ПХО основана на химических реакциях, ее часто называют «стимулированное плазмой химическое осаждение».

Механизмы образования плазмы, применяемой в процессах ПХО, подобны механизмам плазмохимического травления. Качественное описание образования пленок при стимулированном плазмой осаждении может быть сведено к трем основным стадиям: генерации в разряде радикалов и ионов, их адсорбции на поверхности пленки, перегруппировке поверхностных адсорбированных или присоединенных атомов, включающей диффузию (миграцию) по поверхности, взаимодействие с другими адсорбированными частицами и образование новых связей. Диффузия адсорбированного атома по поверхности к стабильному положению представляет собой важную стадию роста пленки. Одновременно с образованием пленки должна происходить и десорбция продуктов реакции с поверхности. Скорости десорбции и диффузии сильно зависят от температуры подложки, при большей температуре получаются пленки с меньшей концентрацией захваченных продуктов реакции, большей плотностью и более однородным составом. Кроме этого процессы десорбции могут стимулироваться ионной, электронной и фотонной бомбардировкой. Активация процессов формирования и роста пленки бомбардировкой подложки ионами, электронами, возбужденными частицами и фотонами позволяет путем управления потоками и энергией активирующих частиц расширить возможности управления свойствами пленок и контакта пленка – подложка. Дополнительное достоинство активации плазмой химических реакций состоит в значительном увеличении скорости осаждения и создания пленок уникального состава. ПХО позволяет получать пленки большого числа неорганических и органических соединений. Технология СБИС ПХО нашла применение для формирования пленок переходных металлов и их силицидов, а также нитрида и двуокиси кремния.

Поскольку в реакторах с тлеющим разрядом в зависимости от применяемых газов и условий процесса может происходить как травление, так и осаждение, основные компоненты установок ПХО (за исключением конструкции электродов) подобны используемым в системах травления.

Плазмохимическое осаждение позволяет формировать пленки диоксида и нитрида кремния при очень низких температурах (100 – 350 °С). Это достигается за счет того, что основное количество энергии, необходимой для протекания химических реакций в парогазовой фазе, поступает из плазмы тлеющего разряда.

Пример конструкции установки плазмохимического осаждения пленок приведен на рисунке.

Рисунок 1.1 – Схема установки плазмохимического осаждения оксидов

Подложкодержатели снабжены нагревателями, обеспечивающими поддержание температуры подложек в диапазоне 100 – 400 ºС. Одновременно они являются нижним заземленным электродом. Высокочастотный сигнал от генератора подается на верхний электрод и создает тлеющий разряд. Газовый поток протекает через камеру в радиальных направлениях: от периферии к центру (как показано на рисунке), или, наоборот – от центра к периферии.

Как отмечалось выше, низкие температуры процесса позволяют осаждать диэлектрические пленки на поверхность полностью сформированных интегральных схем для их пассивации. Кроме того, плазмохимический метод используют для осуществления межслоевой изоляции при многоуровневой металлизации. Наиболее рационально его применение в случае, когда нижний уровень металлизации выполнен из легкоплавких металлов (алюминия, золота). Скорость роста пленок нитрида кремния составляет около 30 нм/мин.

С другой стороны низкие температуры обуславливают и основные недостатки пленок, получаемых плазмохимическим методом. Из-за малой подвижности осаждаемых частиц на подложке качество пленок получается существенно хуже, чем при других методах осаждения. По той же причине пленки плохо воспроизводят рельеф поверхности подложки. Химический состав пленок отличается от стехиометрического. Фактически, вместо пленки Si₃N₄ формируется пленка состава Si_xN_y.

При плазмохимическом осаждении (ПХО) SiO₂ происходит разложение сложных кремнийсодержащих соединений под действием высокочастотного (ВЧ) разряда, образующего в газовой среде при пониженном давлении низкотемпературную кислородную плазму.

Температура процесса более низкая, чем при пиролитическом осаждении SiО₂, поэтому получаемый оксид кремния можно использовать для пассивации поверхности ИМС ( защиты от внешних воздействий ), т.к. при осаждении такого окисла не происходит взаимодействия кремния с металлом межсоединений, а созданные в полупроводниковой пластине области р- и n- типа проводимости не увеличивают своих размеров.

В качестве рабочих газов используют соединения кремния и окислители:

или

Скорость осаждения SiO₂ в этом методе составляет 0,1 - 10 мкм/час. Осажденные пленки отличаются от пленок, полученных без плазмы, большей плотностью, лучшей адгезией, низким уровнем механических напряжений. Однако они имеют остаточный заряд.

Рисунок 1.2 – Схема реактора установки для ПХО: 1 – вакуумная камера; 2 – подложкодержатель; 3 – п/п пластины; 4 – штыревые электроды; 5 – газораспределитель; 6 – инфракрасный нагреватель

ПХО проводят в установках серии УВП.

Подложкодержатель выполнен в виде вращающейся пирамиды из дюралюминия, на внутренней поверхности которой крепятся пластины. Плазма зажигается между штыревыми электродами, включенными в сеть ВЧ- генератора. Газовую смесь подают через газораспределитель. Нагрев пластин осуществляется системой ИК- ламп.