Развитие микроэлектроники происходит в направлении решения задач увеличения сложности, плотности компоновки элементов и повышения быстродействия интегральных схем. Важной проблемой является повышение их устойчивости к внешним факторам (температуре, радиационным воздействиям и т.д.), приводящим к изменению параметров функционирования приборов. Использование структур кремний на изоляторе позволяет значительно уменьшить паразитные связи между элементами интегральных схем и подложкой, а также увеличить устойчивость интегральных схем к воздействиям дестабилизирующих факторов. Эти структуры позволяют обеспечить технологические и экономические преимущества при получении интегральных схем и элементов микроэлектромеханических систем, производимых по данным технологиям, перед альтернативными приборами, изготавливаемыми на обычных подложках, а также получить изделия, которые невозможно реализовать с использованием других методов получения. В настоящее время одним из перспективных направлений производства структур кремний на изоляторе являются технологии, использующие методы сращивания полупроводниковых пластин, позволяющие получать структуры с изолированным слоем монокристаллического кремния толщиной от 0,1 мкм до десятков мкм с использованием методов утонения рабочей пластины.
Одним из основных условий в процессе получения структур КНИ является чистота поверхности подложек. Подготовка поверхности Si пластин является определяющим этапом не только с точки зрения качества изготовляемых структур КНИ, но и работоспособности созданных на их основе элементов. Загрязнения и геометрические несовершенства поверхности Si являются основными причинами брака при проведении операций термического сращивания полупроводниковых пластин для получения структур КНИ. Проблемы уменьшения количества загрязнений и улучшения морфологии поверхности подложек необходимо решать и для производства ИС, особенно с топологическими нормами менее 1,0 мкм. Первоочередной задачей в этих случаях является обеспечение условий чистых комнат в процессе развития передовых технологий производства структур КНИ и производстве традиционных микроэлектронных изделий.
В процессе изготовления структур КНИ применяются различные технологических операции, среди которых химическая обработка подложек, имплантация протонов, высокотемпературные операции и др. Надежность и качество получаемых структур КНИ, микроэлектронных изделий на их основе в значительной степени зависят от количества загрязнений, вызываемых, прежде всего механическими частицами в технологическом маршруте изготовления продукции. При этом присутствие инородных частиц на участках поверхности Si, подверженной ионной имплантации, приводит к рассеянию ионного пучка, доза имплантированных ионов будет отличной от нормы. Возникают локальные участки с отличающейся электропроводностью, которые являются причиной возрастания токов утечки или короткого замыкания с подложкой. При получении различных эпитаксиальных слоев, наличие загрязнений приводит к дефектообразованию, проявляющегося в виде вздутий, бугорков, трещин, проколов. Кроме того, в процессах фотолитографии механические частицы приводят к искажению формируемого рисунка и, как следствие, к отказам в работе ИС из-за обрывов токоведущих дорожек и других причин, а наличие механических частиц на поверхности сращиваемых пластин приводит к образованию пор, возникновению напряжений в структуре и образованию области паразитной диффузии.
Обычно механическая частица примеси содержит загрязнения разных типов. Компоненты загрязнений (например, Na+ и Ca2+) растворяются в окисной пленке и вступают с ней в химическую реакцию в процессе диффузионных операций. Дефекты пленки SiO2 являются причиной возрастания токов утечки и снижения пробивного напряжения. Особенно опасны загрязнения при подготовке поверхности пластины Si к получению слоев SiO2.
Металлические примеси являются критичными для полупроводниковых изделий. Они диффундируют в глубь подложки во время высокотемпературных обработок, образуя энергетические уровни в запрещенной зоне, увеличивая токи утечки. Загрязнения Fe наиболее распространенны, т.к. содержатся в металлических элементах оборудования. Наиболее опасными примесями для полупроводниковых изделий являются тяжелые металлы - Fe, Cu, Ni, Zn, Cr, Au, Hg, Ag. Обеспечение высокого уровня чистого производственного помещения крайне важно для производства структур КНИ и микроэлектронных изделий на их основе. Поэтому в данном сообщении для очистки полупроводниковых материалов в структурах КНИ от примесей металлов предлагается использовать процессы геттерирования примесей.
На основании рассмотренных выше особенностей процессов геттерирования отмечены те вопросы, которые могут быть решены с помощью процессов геттерирования в структурах КНИ. Это: 1) очистка объема слоя кремния в структуре КНИ и границы раздела Si-SiO2 от примесей тяжелых металлов (возможно от преципитатов металлов, других элементов и загрязнений); 2) Возможная очистка стеклообразных аморфных сплошных слоев и границ разделов «кремний-стекло» от примесей тяжелых металлов и других элементов; 3) постановка проблемы очистки стеклообразных аморфных сплошных слоев и границ разделов «кремний-стекло» от атомов (ионов) щелочных и щелочноземельных металлов (Na, K, Сs, Ca, Mg и т.д.), нарушающих вследствие высокой подвижности электрофизические и многие другие свойства структур КНИ со стеклообразными изолирующими слоями изоляторов.

[ЗАГРУЗИТЬ ФАЙЛ]