Проекционная фотолитография в глубоком ультрафиолете

19.Проекционная фотолитография в глубоком ультрафиолете

Последние полвека характеризовались беспрецедентно высокими темпами развития микроэлектроники. При этом эволюция большинства показателей микроэлектроники носит экспоненциально быстрый характер, и до настоящего времени не всегда можно разглядеть даже начальные признаки замедления, не говоря уже о стагнации. Есть основания полагать, что первопричиной такого характера изменений самых различных показателей явилась возможность последовательного и непрерывного уменьшения минимального характеристического размера элемента интегральной схемы amin, также носящего экспоненциальный характер (этот характеристический размер называют также „технологическим стандартом“ или критическим размером — Critical Dimension, CD).

В настоящей  работе рассмотрим основные приемы, при помощи которых осуществлялось уменьшение CD, нередко путем преодоления, казалось бы, очевидных физических ограничений. На протяжении всего времени существования и развития микроэлектроники прогресс CD достигался исключительно применением фотолитографии. Степень

владения методами фотолитографии в настоящее время предопределяет технический уровень и производственные возможности фирм, разрабатывающих и выпускающих интегральные схемы и другие полупроводниковые электронные приборы. Благодаря волновому характеру

оптических  процессов важнейшим преимуществом технологий фотолитографического формирования изображений является возможность одновременного и параллельного переноса изображения, состоящего из многих миллионов элементарных фрагментов. Именно это является основой высокой технической и экономической эффективности метода и возможности достижения уровня интеграции, характеризуемого на сегодняшний день количеством в 10⁷−10¹⁰ элементов (транзисторов) на

„чип“. По уровню достигаемого CD фотолитография преодолела размер в 100 nm в направлении меньших размеров и уже с 2000−2005 гг. может называться „нанотехнологией“. Сначала наноразмеры были достигнуты длиной затвора полевого транзистора интегральной схемы (ИС) благодаря ряду технологических приемов, обеспечивавших дополнительное сокращение его длины; затем, несколькими годами позже, всеми остальными элементами микрорисунка ИС. С этого момента появилась тенденция микроэлектронику, достигшую и преодолевшую соответствующую

величину CD, именовать  далее не микро-, а наноэлектроникой, хотя основные принципы микроэлектроники приэтом не претерпевают изменений. 

Практическая  часть

Задача по термодиффузии

Дано:

Тип подложки  КЭС-01

Внедряемая  примесь – В

Толщина диф. Слоя -0,2

Поверхностное сопротивление -35 ОМ/кВ

 

Решение:

1.  Определим из графика  С_б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С_б=3.9 10¹⁴ см^-3

2.

 

 

 

 

3. Определим  С₀₂ из графика усредненной удельной объемной проводимости от удельной проводимости

 

4.

 

 

Задача по ионному  легированию

Исходные данные:

1. Тип подложки КЭС-0,1;
2. Примесь – В;
3. Поверхностное сопротивление  R_s=42ОМ/
4. Глубина  имплантации Xj=0,12 мкм.

 

Ход работы.

1. Рассчитаем  средний полный пробег ионов фосфора в кремнии R(E):
0. Для расчета необходимо определить радиус экранирования а, коэффициент передачи максимальной энергии γ, параметры электронного торможения к и β,

нормирующие множители L и F.

     С  помощью справочника находим атомные номера и массы бора и кремния и собственную концентрацию атомов в кремнии: Z₁=5, Z₂=14, M₁=10,81, M₂=28,09, N₂=4,98^.10²² см^-2.

 

Радиус экранирования 

   

 

                     

 

 

      Коэффициент передачи максимальной энергии

 

 

 

 

Коэффициент электронного торможения

 

 

 

 

Нормирующие множители для энергии и пробега

 

 

 

 

 

 

Безразмерные энергии

 

 

Рассчитаем полный пробег в безразмерных единицах:

 

 

 

 

 

 

 

                                                                 

 

Выразим пробег в размерных единицах:

                                                     

 

 

 

2.Рассчитаем  средний нормальный пробег и  стандартное отклонение пробега. R_p(E) и ΔR_p(E).

    

    Используя  расчеты пункта 1, найдем потери энергии на ядерное торможение:

       

 

 

 

   Рассчитаем  поправку:

 

 

 

 Для ε >10 определим тормозную способность:

 

 

     

Отношение масс сталкивающихся частиц

 

     

     

Средний нормальный пробег R_p(E):

 

 

     

Среднеквадратичное отклонение пробега ΔR_p(E):

 

 

3.Определим  энергию ионов и дозу облучения.

 

 Согласно  уравнению,

^,   где

 

; .

 

 

 Построим  зависимость        от энергии в диапазоне

 

20 – 25 кэВ. На этом же рисунке проведем линию X_j=0,12 мкм и по точке пересечения

определим E = 24,5кэВ.

Найдем дозу облучения:

 

                          

Литература

1. Вавилов В.С., Челядинский А.Р., Ионная имплантация примесей в монокристаллы кремния: эффективность метода и радиационные нарушения. // УФН. 1995. Т.165. №3. С.347.
2. А. И. Курносов, В. В. Юдин «Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем».
3. КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по дисциплине «Конструирование и технология электронных систем» Кафедра электронной техники и технологии Костюкевич А. А