LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Електроніка. Обчислювальна техніка → Фізико-технологічні особливості формування субмікронних структур великих інтегральних схем

механізмів преципітації кисню і вуглецю в Si-пластинах Чохральського (Ч) та впливу їх на дефектність функціональних шарів і стабільність електрофізичних параметрів структур та розробка на цій основі методів гетерної технології формування бездефектних функціональних шарів структур ВІС;

  • розробка моніторингу фізико-хімічних методів контролю параметрів технологічних процесів і методів електрофізичного діагностування надійності структур ВІС для забезпечення мінімальної дисперсії електрофізичних параметрів і вносимої дефектності;

  • дослідження і удосконалення процесів міжшарової і локальної ізоляції активних елементів ВІС і розробка низькотемпературних процесів їх формування з використанням самопоширюючого фронту горіння кремнійвмістимої суміші та поліімідних композицій і прооксидування легованого полікремнію; дослідження дефектоутворення та роздільної здатності у фотолітографічних і плазмохімічних процесах; пошук матеріалів і технологічних методів для зниження дефектності менше 0,05 см-2 і мінімізації розкиду розмірів елементів ВІС менше 0,1 мкм;

  • вибір матеріалів і технології формування високо зварюваної та корозійно й електроміграційно стійкої металізації з кроком менше 2,5 мкм для структур ВІС на основі легованого РЗМ сплаву алюмінію та поліциду; вибір матеріалів, процесів формування радіаційно стійких шарів структур ВІС до a-опромінення;

  • моделювання технологічних процесів формування функціональних шарів і приладних структур з урахуванням аномальних явищ для забезпечення 100 %-вої ідентифікації фізичних структур кристалів і мінімізації конструкторсько-технологічних обмежень та багаточинної цільової функції дефектності структур;

  • розробка технології високоенергетичної багатозарядної імплантації та активації домішок для зменшення доз і тривалості процесів іонного легування охоронних областей і кишень структур ВІС із забезпеченням технологічного циклу формування структур до 5-15 діб;

  • моделювання процесу теплопереносу корпусного виконання ВІС; мікромініатюризація операцій складання, вибір матеріалів, технології та конструкції структур для забезпечення низького теплового і перехідного електричного опору кристалів при їх монтажі в корпус або на стрічковий носій.

    Об’єкт дослідженняфізико-технологічні аспекти формування субмікронних структур великих інтегральних схем.

    Предмет дослідженняшляхи зниження вносимої дефектності функціональних шарів, збільшення роздільної здатності й анізотропії оптичної проекційної літографії та підвищення надійності структур ВІС.

    Методи дослідження. Методами електрофізичного тестового контролю та використанням фізико-хімічних методів аналізу проведено комплекс досліджень фізико-технологічних особливостей формування функціональних шарів субмікронної технології для мінімізації багаточинної цільової функції дефектності та параметричної оптимізації електрофізичних параметрів шарів і проектних норм конструкторсько-технологічних обмежень структур ВІС.

    Наукова новизна одержаних результатів. У результаті комплексу фізико-технологічних досліджень, наведених в даній дисертаційній роботі, створений новий напрямок субмікронної технології формування структур ВІС (0,25-1,0 мкм): розроблені базові наукові фізико-технологічні основи та елементи високоефективної субмікронної технології виготовлення структур ВІС, наукова новизна яких полягає в тому, що вперше:

    1. Розроблено та оптимізовано технологічний САПР бездефектного проектування топології структур ВІС у вигляді амплітудно-фазозсувних ПФО на основі комп’ютерних технологій із моделюванням, верифікацією, генерацією тестової послідовності функціонування та контролем проектних норм конструкторсько-технологічних обмежень на базі запропонованого апаратного і програмного забезпечення.

    2. Досліджені механізми преципітації кисню і вуглецю в кремнієвих пластинах Чохральського і розроблена модель кисневого гетера та визначені оптимальні значення концентрацій кисню і вуглецю в кремнієвих пластинах (Ч) для формування підзатворного діелектрика з електричною міцністю більше 6106 В/см та збільшення коефіцієнтів активації імплантованих домішок.

    3. З метою забезпечення стійкості кристалів до a-опромінення ( 107 рад) проведені дослідження і розроблена радіаційно стійка технологія формування К-МОН структур з легованими полікремнієвими екранами та оксидними спейсерами; удосконалені процеси формування локальної і міжшарової ізоляції та ТПК структур.

    4. Досліджено процеси високоенергетичної багатозарядної імплантації бору і фосфору та їх активації для формування кишень і охоронних областей К-МОН структур, що дозволило замінити високотемпературні дифузійні процеси на більш контрольовані із зменшеними дозами процеси імплантації та зменшити технологічний цикл формування структур до 5-15 діб; встановлено вплив ізоконцентраційних домішок кисню і вуглецю на активацію і каналювання імплантованих домішок.

    5. Розроблена унікальна технологія низькотемпературного ( 1000С) осадження оплавлених діелектричних плівок ФСС, БФСС і просвітлюючих покрить динамічним фронтом горіння у воднево-кисневій суміші кремнійвмістимої сполуки і легованої домішки в реакторі зниженого тиску, що забезпечує планарність менше 650 і конформність покриття більше 95 %.

    6. Розроблена конструкція комірки обезпилення “Біон” з іонізатором ламінарного потоку, шо додатково зменшує запиленість у 12-16 разів і нейтралізує величину електростатичних зарядів до потенціалу 10...45 В та дозволяє формувати локальні чисті зони класу 10,1/0,1 в зоні класу 100 з високою стабільністю температурно- вологістного режиму в зоні обробки кремнієвих пластин великого діаметру.

    7. Досліджені, розроблені і рекомендовані для серійного виробництва структур великих інтегральних схем:

    • поліімідні композиції типу ПІД на основі діангідриду поліімідокислоти, вибрано режими і запропоновано для низькотемпературного ( 3000С) формування міжшарової ізоляції та захисного покриття кристалів з високою конформністю 90 % і радіаційною стійкістю ( 107 рад);

    • спосіб ізоляції активних елементів на основі прооксидованого легованого полікремнію та імплантації малорухливих іонів цезію для формування охоронних областей локальної ізоляції і на основі канавок, заповнених дрібнодисперсними діелектричними порошками (аеросилом, корундом, карбідом кремнію, прооксидованим полікремнієм);

    • модель корозійного руйнування, нові, леговані рідкісноземельними металами, алюмінієві сплави і на їх основі мішені та процеси корозійно стійкої алюмінієвої металізації з використанням рідкісноземельних та тугоплавких металів;

    • транспарентні і просвітлюючі покриття для амплітудно-фазозсувних ПФО, що зумовлюють високу роздільну здатність ПЛ; склад однокомпонентного висококонтрастного (g 4,5) позитивного резиста, модель висококонтрастного проявлення, а також процес модифікації проекспонованого резиста в гексаметилдисалазані і запропоновано анізотропні плазмохімічні процеси травлення функціональних шарів і проявлення резиста для субмікронної оптичної літографії.

    8. Розроблені гідридно-хлоридна технологія формування високоякісних кремнієвих епітаксійних структур (КЕС) для високовольтних ІС при суміщенні біполярної, К-МОН і Д-МОН технологій та танталова технологія формування високоякісного діелектрика для формування динамічного елементу пам’яті з високою питомою ємністю, уніполярністю та пробивними напругами.

    9. Показано, що висока адекватність приладних структур ВІС розробленим моделям досягається за рахунок моделювання активних елементів і технологічних процесів для визначення їх проектних норм конструкторсько-технологічних обмежень з урахуванням аномальних явищ другого порядку та явищ теплопереносу.

    Практичне значення одержаних результатів. Розроблені та впроваджені моделі, методики, способи, методи, матеріали і установки використані при розробці субмікронної технології великих інтегральних схем для виробництва кристалів в технологічних модулях класу 100 або 10 по біполярній, n-МОН і К


  •