Геттерирование
Cтраница 2
При использовании обоих способов осаждения окисла обычно необходимо стабилизировать окисел, выполняя для этого операцию геттерирования, которая заключается в дополнительном введении в окисный слой атомов фосфора. Эти атомы собирают и захватывают подвижные загрязняющие ионы, которыми обычно являются положительные ионы щелочных металлов. Без такого связывания ионов характеристики МДП-транзисторов могут зависеть от температуры и напряженности приложенного электрического поля. Поэтому предпочтительнее окислы, выращенные термически одновременно с операцией загонки бора. В этом случае окисел содержит незначительную концентрацию посторонних примесей и необходимость в его стабилизации путем введения атомов фосфора отпадает. Независимо от способа осаждения окисла его толщина над р-областями истока и стока и над пассивными областями обычно составляет соответственно 1 и 1 5 мкм. [16]
Как показали наши исследования, а также исследования, выполненные в [14], наибольшей эффективностью геттерирования быстродиффун-аирующих металлических примесей обладает дефектная среда, в кото-рои превалируют преципитатно-дислокационные скопления и дефекты упаковки. [17]
Диэлектрические материалы применяют в микроэлектронике в качестве изоляционных покрытий и масок при диффузии и ионной имплантации, герметизирующих покрытий легированных пленок, предотвращающих выход легирующих элементов, герметизирующих слоев, защищающих поверхности приборов от внешних воздействий, для диффузии примесей из слоев легированных оксидов, а также для геттерирования примесей и дефектов. Наиболее перспективны для этих целей оксид и нитрид кремния, а также имеющие более узкое применение оксинитрид кремния и некоторые стекла. [18]
Для каждого из рассмотренных вариантов геттерирования существует своя производственная ниша, определяющая целесообразность его применения. Для геттерирования с использованием сегрегационных эффектов это интервал температур, в котором загрязняющая примесь имеет достаточно высокую диффузионную подвижность, а эффект сегрегации максимален. Для распадного геттерирования - это интервал температур, в котором загрязняющая примесь может образовать пересыщенный твердый раствор и в то же время оставаться достаточно подвижной для того, чтобы продиффундировать к геттерирующим стокам и там преци-питировать. [19]
Иффундирует в геттерируюшую среду, благодаря чему и достигается эффект очистки. Эффективность геттерирования в данном случае напрямую зависит от объемной концентрации создаваемых в геттерирующей реде центров гетерогенного зарождения преципитатов и диффузионной тодвижности атомов загрязняющей примеси. [20]
По мере увеличения диаметра пластин возрастает и их толщина, тем самым увеличивается диффузионный путь, который должны преодолеть атомы загрязняющих примесей, перемещаясь из активной области приборной структуры к геттеру. Соответственно, процесс геттерирования с размещением геттера на обратной стороне пластины становится все менее эффективным и требует все возрастающих энергетических и временных затрат. Необходимо найти возможность формирования геттера внутри пластины в непосредственной близости от области, где расположена сама приборная композиция. И такая возможность была найдена. [21]
Смысл процесса геттерирования заключается в удалении загрязняющей примеси из активной области приборной композиции путем ее локализации в определенной фиксированной области пластины, где она не может повлиять на характеристики создаваемых приборов. В основе процессов геттерирования лежат фундаментальные физические процессы, связанные либо с контролируемым формированием центров гетерогенного зарождения преципитатов при распаде пересыщенного твердого раствора загрязняющей примеси, либо с формированием среды, обладающей повышенной ( по сравнению с рабочей областью приборной структуры) растворимостью загрязняющей примеси. [22]
Геттерирование и формирование преципитатов атомов никеля и кобальта на поверхности можно понять, проанализировав данные но диффузии и растворимости этих элементов. Поскольку растворимость кобальта ниже, чем никеля, при практически равных значениях D Геттерирование и образование преципитатов для атомов кобальта происходит медленнее по сравнению с атомом никеля. [23]
Для каждого из рассмотренных вариантов геттерирования существует своя производственная ниша, определяющая целесообразность его применения. Для геттерирования с использованием сегрегационных эффектов это интервал температур, в котором загрязняющая примесь имеет достаточно высокую диффузионную подвижность, а эффект сегрегации максимален. Для распадного геттерирования - это интервал температур, в котором загрязняющая примесь может образовать пересыщенный твердый раствор и в то же время оставаться достаточно подвижной для того, чтобы продиффундировать к геттерирующим стокам и там преци-питировать. [24]
Поскольку инертные газы не поддаются химическому захвату, титановое геттерирование является только вспомогательным методом получения вакуума. Он постоянно используется в ионных насосах для увеличения их быстроты откачки. Эффективность использования комбинированного химического геттерирования и криогенной откачки при предельно низких давлениях не ограничивается системами ионной откачки. Эти ловушки устанавливаются между насосом и вакуумной камерой. [25]
При распылении с геттерированием [23, 24], прежде чем начинается образование пленки за счет катодного распыления, из газа за счет реактивного распыления удаляются ( геттерируются) химически активные составляющие. Такой метод дает пленки очень высокой чистоты. В типичной установке для напыления с геттерированием в системе кроме обычной подложки, анода, имеется второй анод. Этот анод имеет форму экрана, окружающего катод и подложку. Сначала подложку закрывают заслонкой, чтобы предотвратить осаждение пленки, и все химически активные газы внутри экрана удаляют за счет поглощения в металле, распыленном из катода и осевшем на стенках сосуда. В результате этого давление химически активных газов в системе можно уменьшить до 10 - 1С мм рт. ст. Чтобы достичь такого давления в обычной системе, требуются сложные насосы и длительное обезгаживание. После геттерирования заслонку отводят и катод распыляют на подложку. Выделение газов из стенок сосуда сдерживается напыленными слоями металлических соединений. Экран делают плотно прилегающим к катоду и аноду, так что диффузия примесей из остальной части системы затруднена. Сначала систему откачивают до - 10 - 6 мм рт. ст. и при температуре приблизительно на 50 выше температуры осаждения производят обезгаживание подложки. Вообще говоря, необходимо независимое регулирование температуры подложки. В качестве газа обычно используют Аг, и реактивного распыления в течение 15 - 30 мин обычно достаточно, чтобы очистить атмосферу. Стойрер и Хозер [24] на стадии разложения использовали давление Аг в интервале ( 31 - 4 - 185) 10 - 3 мм рт. ст. До сих пор специального упора на выращивание монокристаллов не делалось, и это потребует, вероятно, более высоких температур подложки и применения монокристальных подложек. Распыление с геттерированием дает возможность изучать механизмы роста кристаллов в сверхчистых условиях, а также получать сверхчистые пленки. [26]
Исследования критических токов и полей сверхпроводящего олова широко освещаются в литературе. Так, в частности, было отмечено, что напыление при высоком парциальном давлении кислорода и при наличии водяных паров приводит к уменьшению критического тока, увеличению критического поля и удельного сопротивления, а также к возникновению полутеней. Одним из наиболее эффективных способов уменьшения парциального давления кислорода является геттерирование его титаном или моноокпсью кремния. [27]
В геттеро-ионных насосах имеет место одновременно и ионная и химическая откачка газа свежеосажденной пленкой металла. Наибольшая эффективность откачки получается, если используемая в качестве ионной мишени пленка является также и хорошим химическим геттером. Хотя ионизация предназначена прежде всего для откачки инертных газов, она улучшает также процессы геттерирования и для химических активных компонентов. Согласно наблюдениям Тейлои [131] молекулы N, и СО после столкновения с быстрыми электронами диссоциируют н затем хемисорби-руются нормально неактивными стенками вакуумной системы. Интерес к геттероионным устройствам, как к сверхвысоко-вакуумным насосам, был стимулирован главным образом работами Алг-перта в 1953 г., когда он с помощью манометра Баярда - Альперта [ 32f в небольшой откачиваемой диффузионным насосом стеклянной системе получил вакуум до 10 - 10мм рт. ст. Последующее развитие идеи привело к появлению высокоэффективных насосов, комбинирующих химическое геттерирование с электронной активацией. [28]
Атмосфера остаточных газов в разборных системах обусловлена в основном процессами обезгаживания и состоит главным образом из паров воды. В меньших количествах в ней содержатся СО2, СО, N2, H2, а также углеводороды. Иногда в составе откачиваемых газов обнаруживают и водород, однако присутствие его в непрогреваемых системах, по-видимому, есть следствие диссоциации паров воды на нагретых поверхностях, например, на катодах масс-спектрометров или ионизационных манометров или же результат геттерирования кислорода химически активными металлами. [30]
Страницы: 1 2 3