Многолетний опыт производства РЭА на базе кремниевых ИМС показал, что для решения проблем стабильности качества изделий требуется изучение свойств поверхности используемых материалов, а также методов ее подготовки и защиты. Задача становится особенно актуальной в связи с тем, что наиболее перспективными типами РЭА признаны те, которые базируются на полевых приборах (МДП БИС и приборы с барьером Шоттки). Создание же качественных и стабильных приборов этого типа невозможно без знания, свойств поверхностей раздела слоев, образующих их структуры, и умения контролировать эти свойства.
За счет усовершенствования классических методов исследования поверхности (эллипсометрии, электронной микроскопии, оптоэлектронной микроскопии и др.) и использования их для контроля поверхностных свойств рабочих структур приборов и границ разделов слоев в последнее десятилетие получены новые данные о свойствах поверхностей и границ раздела. При этом влияние поверхностных свойств на параметры приборов для различных материалов различно.
По мере совершенствования конструкций ИМС создаются все более тонкие слои полупроводников, диэлектриков и металлов, что увеличивает влияние характеристик поверхности па свойства прибора; при субмикронных толщинах слоев это влияние становится доминирующим. Целью всякого ТП обработки поверхностей в таких важных элементах РЭА, как ИМС, является получение определенных (заданных) электрофизических свойств этих поверхностей с наименьшими затратами. К сожалению, взаимосвязь между электрофизическими параметрами состояния поверхности и технологическими факторами ее обработки ещё мало изучена. Рассмотрим те электрофизические характеристики поверхности и физико-химические факторы, которые влияют на параметры качества микроэлектронных устройств. Большинство рабочих характеристик таких устройств основано на свойствах соприкасающихся поверхностей и границ раздела слоев в системах металл — полупроводник, полупроводник — диэлектрик, металл — диэлектрик — полупроводник и т. п.
Для изучения влияния свойств поверхностей на электрические характеристики указанных систем исследовались различные сочетания материалов слоев и способов обработки поверхностей. Было показано, что характер обработки поверхностей влияет на процессы генерации и рекомбинации носителей заряда, что выражается в изменении вида вольт-амперных, вольт-фарадных и других характеристик структур ИМС.
Характер взаимосвязи физико-технологических факторов обработки поверхности, электрических свойств границ между слоями является сложным. В последние годы методы исследования поверхности были усовершенствованы, с их помощью можно обнаружить моноатомные пленки и отдельные атомы примесных элементов, т. е. идентифицировать как структуру, так и состав поверхности с очень большой точностью. Тем не менее проблема установления количественных связей между электрофизическими свойствами поверхности (границ раздела) и технологическими факторами ее обработки остается нерешенной. Во время обработки поверхности происходят сложные взаимодействия физического и химического характера на атомном уровне газообразных, жидких и твердых частиц, что изменяет концентрацию поверхностных состояний, определяющих электрические свойства поверхностей раздела между слоями в
структурах твердотельных радиоэлектронных устройств (ИМС, ПАВ, ПЗС и др.).
Поэтому вопросы получения в ТП заданного состояния поверхности чрезвычайно важны для всей технологии РЭА. В большинстве случаев в реальном производстве, основанном на использовании многократной обработки поверхности, непрерывно оценивают характер изменения поверхностных свойств изделий или полуфабрикатов в зависимости от изменений методов или режимов обработки. По электрофизическим критериям качества поверхности осуществляют поиск оптимальных способов и режимов обработки, оптимальных конструкций технологических установок. Особенно тщательно обрабатывают поверхности тех деталей, на которых будут формироваться рабочие структуры электронных устройств. Важное значение качество поверхности (ее электрофизические свойства) имеет в таких физико-химических технологических процессах как: осаждение диэлектрических и металлических слоев из паровой, газовой и жидких фаз, процессов окисления, эпитаксии, диффузии и др.
Другое по теме:
Анализ, оценка и обеспечение надежности миниатюрного микромощного радиопередатчика На сегодняшний день создается большое количество новых радиоэлектронных приборов по усовершенствованным технологиям и с использованием современной элементной базы. Одной из основных задач такого проектирования является обеспечение требуемого уровня ...