Введение к работе
Современное микроэлектронное поизводство характеризуется постоянным возрастанием требований к условиям изготовления микросхем, используемым материалам, технологическим процесезм, оборудованию, контрольно-измерительной аппаратуре и т.д. С ростом степени интеграции микросхем обеспечение стабильности и воспроизводимости их параметров имеет решающее значение для массового производства.
Проблема повышения качества и процента выхода годных (ПВГ) БИС особенно обострилась в условиях развития рыночных отношений, увеличения экспортной продукции и появлением в этой связи фактора конкуренции с зарубежными, фирмами. Исследования в области этой проблемы чрезвычайно актуальны и имеют принципиальное значение для отечественной микроэлектроники,
ЦЕЛЬ РАБОТЫ.Проведеиие анализа массового производства " кремниевых микросхем с выявлением, исследованием и.' устранением "узких мест" в технологическом маршруте, с целью повышения эффективности производства КМОП СБИС за счет повышения процента выхода годных микросхем и снижения затрат на исходные'материалы и технологические среды:-
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие научно-технические задачи.
-
С применеием статистических.методов провести анализ существующего производства кремниевых микросхем, с определением аномальных и хронических проблем^
-
С учетом установленных проблем:: провести анализ
іехнолбгическил процессов, слоев и оборудования. З.На основании проведенных исследований разработать необходимые технологические процессы и оборудование с целью повышения процента выхода годных микросхем.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ состоит в теоретическом
обосновании, экспериментальном обеспечении и разработке
принципов повышения качества технологии изготовления
КМОП БИС, что составляет научную основу для разработки
кремниевых микросхем с высоким процентом выхода годных.
Б диссертационной работе впервые исследованы и решены
следующие научно-технические задачи и проблемы.
1.Исследовано влияние термической обработки ( 783К ) в
среде азота, кислорода и треххлористого фосфора и
последующей химической обработки слоя диоксида кремния
на электрофизические свойства МДП-систем. Установлено,
что данная обработка приводит к уменьшению величины
подвижного заряда, снижению плотности проколов и
увеличению электрической прочности диэлектрических
слоев.
2.Установлена экспериментальная зависимость изменения.
относительного коэффициента отражения ИК-излучения от
поверхности кремниевой пластины после ее химической
обработки.
3.Установлено, что обработка реакторов и кварцевых
держателей кремниевых пластин в плазме, с последующим
нанесением на внешнюю сторону слоя А1,0}, увеличивает
срок их. службы, а также улучшает электрофизические
свойства системы Si-SiO,.
4.Исследованы закономерности влияния различных
-5-металлических примесей (Al, Au, Ni, Mo и W) на электрофизические свойства системы Si-SiOj.
-
Исследованы закономерности влияния полевых электродов,, полученных методом магнетронного распыления мишеней, состоящих из двух- и трехкомпонентных сплавов на электрофизические, свойства системы Si-Si02.
-
Исследована стабильность и концентрация органических примесей в химических, растворах и деионизованной воде, используемых непосредственно в процессе выполнения технологических операций при изготовлении кремниевых чипов.
-
Установлено, что зависимость величины подвижного заряда от концентрации примеси натрия -и меди в системе .Si-Si02 носит пороговый характер.
I. Результаты анализа технологических процессов и сред
позволили установить аномальные и хронические проблемы
массового производства КМОП БИС. 2- Процесс низкотемпературной стабилизации электрических.
параметров кремниевых микросхем на финишных этапах их
изготовления, обеспечил на 24,2% увеличение выхода
годных КМОП БИС (537 РУ-2).
-
Экспериментальная, установка и методика анализа качества химической обработки пластин кремния используется в производстве СБИС.
-
Алюминиевые мишени состава AJ-Ti (0, 15%) 'улучшили электрическиепараметры КМОП БИС. Величина подвижного заряда в МДП системе сиизиласть более чем в два раза.
-
Технология изготовления кварцевых реакторол, обеспечивала изготовление микросхем с более .высоким процентом выхода годных ( в среднем, на 7-8% ) и увеличивала срок службы реактора при температуре (1493К) как минимум в два раза.
-
Технологический процесс осаждения алюминия в контролируемой остаточной атмосфере кислорода ( 6,7-104 Па), позволил увеличить процент выхода годных КМОП БИС ( 537РУ-2, 537РУ-8, 537РУ-9 ) в среднем на 11,4%.
ДОСТОВЕРНОСТЬ .РЕЗУЛЬТАТОВ. Достоверность разработанных технологических процессов, установок и методик подтверждается положительными технологическими испытаниями, экспериментальными образцами, а также прозеркой" на достоверность в порядке экспертизы заявок на изобретение. Возможность практического использования, разработанных технологических процессов, установок ' н методик подтверждается их успешным применением на предприятиях электронной промышленности.
ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Результаты диссертационной работы использованы в НИР .и ОКР, направленных на разработку и изготовление кремниевых микросхем, а также на совершенствование технологии их изготовления и шедрены в "АООТ НИИМЭ и завод "Микрон". Суммарный экономический эффект, иодтвержденн.лй актами внедрения составил в 1990г. один миллион двести восемьдесят семь тысяч рублей, а в 1995г. составил восемьсот двадцать миллионов рублен.
.-7-НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ :
1. Комплекс физико-технических исследований по внедрению
новой конструкции и технологии изготовления кзарцезых
реакторов, обеспечивающих получение необходимых техлико-
. экономических показателей кремниевых микросхем..
-
Закономерности изменения величины относительного коэффициента отражения -ЙК-изяучения от поверхности кремниевой пластины после ее химической. обработки1-
-
Результаты анализа технологических процессов и* /сред, используемых в производстве кремниевых чипов.
-
Закономерности влияния примесей А1, Au, Mo, W и Ni на электрофизические свойства МДП систем.
-
Комплекс исследований по стабильности химических растворов -и содержания в них и деионйзованной;воде загрязняющих органических- примесей.
-
Закономерности дефектообразования и поведения неконтролируемых примесей в кремнии и слоях диоксида кремния при изготовлении кремниевых чипов!-
-
Корреляционные зависимости электрофизических свойств МДП-систем от типа легирующей добавки и ее процентного содержания в алюминиевой мишени, используемой при изготовлении нолевого. электрода
-
Закономерности влияния низкотемпературной обработки (783К) МДП систем в среде кислорода, азота и треххлористого фосфора на их электрофизические свойства.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты диссертационной работы докладывались на Всесоюзных научно-технических конференциях и совещаниях "Исследование, разработка и
-8-применение интегральных полупроводниковых схем памчти':(г.Мосхва, 1984г), "Развитие методов проектирования и изготовления запоминающих устройств" (г.Москва, 1988г), Всероссийская научно-техническая конференция "Электроника и информзтйка"( г.Москва. !995г).
ПУБЛИКАЦИИ. Результаты исследований изложены в 38 научных работах, в том числе з 13 патентах и авторских свидетельствах на изобретения,
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемой литературы и приложения, общий, объем работы составляет
