Элементы и маршруты изготовления кремниевых ИС и методы их математического моделирования в 2ч. Ч. I

Обложка Титул Аннотация Интерактивное оглавление Предисловие редактора Введение Раздел 1. Основные технологические процессы изготовления кремниевых ИС 1. Поверхностная обработка полупроводниковых материалов 1.1. Кремний — основной материал для полупроводниковых интегральных микросхем 1.2. Механическая обработка кремниевых пластин Очистка поверхности пластин после механической обработки Методы контроля чистоты поверхности пластин 1.3. Химическое травление кремния Кинетика травления кремния Две теории саморастворения кремния Зависимость скорости травления от свойств используемых материалов Влияние примесей Дефекты структуры полупроводника Ориентация поверхности полупроводника Концентрация компонентов травителя Температура раствора Химико-динамическая полировка Анизотропное травление Травление окисла и нитрида кремния Промывка пластин в воде Очистка пластин в растворах на основе перекиси водорода 1.4. Плазмохимическое травление кремния Классификация процессов ионно-плазменного травления Кинетика изотропного травления кремния Образование радикалов в газоразрядной плазме Взаимодействие радикалов с атомами материалов Травление двуокиси и нитрида кремния Факторы, влияющие на скорость ПХТ материалов Анизотропия и селективность травления 2. Диэлектрические пленки на кремнии 2.1. Термическое окисление кремния Окисление кремния при комнатной температуре Физический механизм роста окисла при высокой температуре Структура окисла кремния Модель Дила–Гроува Кинетика роста окисла кремния Влияние температуры окисления Влияние парциального давления окислителя Влияние ориентации подложки Влияние типа и концентрации примеси в подложке Оборудование для окисления кремния 2.2. Методы контроля параметров диэлектрических слоев Контроль толщины слоя диэлектрика Контроль дефектности пленок Метод электролиза воды Электрографический метод Метод электронной микроскопии Метод короткого замыкания 2.3. Контроль заряда структуры полупроводник—диэлектрик 2.4. Осаждение диэлектрических пленок Осаждение пленок диоксида кремния Осаждение нитрида кремния Перспективы развития методов осаждения диэлектрических пленок 3. Введение примесей в кремний или легирование полупроводниковых материалов 3.1. Диффузия примесей в полупроводник Механизмы диффузии примесей Диффузия по вакансиям. Коэффициент диффузии Распределение примесей при диффузии Диффузия из бесконечного источника Диффузия из ограниченного источника Первый этап диффузии Источники примесей Источники донорной примеси Источники акцепторной примеси Поверхностный источник примеси Второй этап диффузии Перераспределение примеси при диффузии в окисляющей среде Контроль параметров диффузионных слоев 3.2. Эпитаксия Рост эпитаксиальных пленок Методы получения эпитаксиальных слоев кремния Хлоридный метод Пиролиз моносилана Гетероэпитаксия кремния на диэлектрических подложках Перераспределение примесей при эпитаксии 3.3. Ионное легирование полупроводников Характеристики процесса имплантации Пробег ионов Дефекты структуры в полупроводниках при ионном легировании Основные типы дефектов, образующихся при ионном легировании полупроводника Распределение внедренных ионов Распределение примеси в интегральных структурах Распределение примеси в двухслойной мишени Влияние распыления полупроводника Отжиг легированных структур и радиационно ускоренная диффузия Распределение примеси при термическом отжиге Низкотемпературный отжиг Оборудование для ионного легирования Ионные источники 4. Технология литографических процессов 4.1. Классификация процессов литографии 4.2. Схема фотолитографического процесса 4.3. Фоторезисты Позитивные фоторезисты Негативные фоторезисты Основные свойства фоторезистов 4.4. Фотошаблоны 4.5. Технологические операции фотолитографии Контактная фотолитография Искажение рисунка при контактной фотолитографии Литография в глубокой ультрафиолетовой области Проекционная фотолитография Электронолитография Рентгенолитография Электронорезисты 5. Металлизация 5.1. Свойства пленок алюминия Электродиффузия в пленках алюминия Методы получения металлических пленок 5.2. Создание омических контактов кИС 5.3. Использование силицидов металлов 5.4. Многослойная разводка Раздел 2. Математическое моделирование технологических процессов 1. Моделирование процесса ионной имплантации 1.1. Теория торможения ионов 1.2. Вычисление пробега иона и его проекции 1.3. Профили распределения внедренных ионов Нормальное распределение Асимметричное распределение Гаусса Распределение Пирсона–IV Диффузионное приближение Расчет распределения примеси с использованием уравнения Больцмана Метод Монте-Карло Эффект каналирования Аппроксимации распределения ионов, учитывающие эффект каналирования 1.4. Распределение примеси в интегральных структурах Системы координат при моделировании ионной имплантации Учет распыления мишени Боковое уширение профиля легирования 1.5. Радиационные дефекты Природа дефектов. Аморфизация Распределение дефектов по глубине 1.6. Быстрый термический отжиг Низкотемпературный отжиг Заключение 2. Моделирование процесса термического окисления кремния 2.1. Особенности окисления в реальном технологическом процессе 2.2. Начальный этап окисления. Тонкие пленки Упругие напряжения и переходный слой Структурные модели Модели на основе учета упругих напряжений Кинетические модели Электрохимические модели Окисление в присутствии хлора или влаги 2.3. Окисление поликремния 2.4. Двумерные модели окисления Основные этапы численного моделирования процесса окисления Аналитические модели двумерного окисления Численное моделирование двумерного окисления Заключение 3. Моделирование процесса диффузии 3.1. Осбенности диффузионного процесса в кремнии 3.2. Уравнения диффузии Коэффициент самодиффузии кремния Коэффициент диффузии примесей по вакансиям Вакансионно-междоузельный механизм диффузии Обобщенная модель связанной диффузии 3.3. Примесная диффузия в условиях квазиравновесия Кластеризация и преципитация примеси 3.4. Неравновесная диффузия (диффузия фосфора) Феноменологические вакансионные модели Аналитическая модель Модель просачивания 3.5. Совместная диффузия двух примесей 3.6. Диффузия в поликристаллическом кремнии 3.7. Численное моделирование диффузии Заключение 4. Диффузия примеси в окисляющей среде 4.1. Ускорение и замедление диффузии при окислении Дефекты упаковки Генерация дефектов упаковки Обобщенная диффузионная модель 4.2. Сегрегация примесей на границе кремний–окисел 4.3. Численное моделирование диффузии и окисления Основные уравнения процесса Стационарные условия Движущаяся граница раздела Si–SiO2 Заключение 5. Моделирование травления и осаждения слоев 5.1. Особенности технологических операций 5.2. Алгоритм струны в моделировании травления и осаждения 5.3. Модификации алгоритма струны 5.4. Моделирование процесса осаждения 5.5. Параметры численных моделей для расчета травления и осаждения 6. Моделирование процесса фотолитографии 6.1. Основные этапы численного моделирования фотолитографии 6.2. Расчет изображения на поверхности фоторезиста 6.3. Расчет интенсивности освещения в пленке фоторезиста 6.4. Моделирование процесса проявления 6.5. Анализ чувствительности критических размеров Литература