автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Дефектообразование и технологии создания кремниевых подложек для интегральных схем вычислительной техники

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО __ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ._

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ ТОЧНОЙ МЕХАНИКИ И ОПТИКИ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

На правах рукописи

?гз од

1 п НОЯ 1939 СКВОРЦОВ

Альберт Матвеевич

ДЕФЕКТООБРАЗОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ СОЗДАНИЯ КРЕМНИЕВЫХ ПОДЛОЖЕК ДЛЯ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ.

Специальность: 05.13.05 — Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

ДИССЕРТАЦИЯ в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук

Санкт-Петербург 1999

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук,

профессор ОЧИН Е. Ф.

Доктор технических наук,

профессор, член-корр. Российской НОВИКОВ В В

Академии инженерных наук

Доктор физико-математических АБРОЯН И А

наук, профессор

Ведущая организация: Физико-Технический Институт им. А.Ф. Иоффе РАН

Защита состоится 999 г. в ^ часов на

заседании диссертационного совета Д.053.26.02 в СПбГИТМО(ТУ) по адресу: 197101, Санкт-Петербург, ул. Саблинская, 14.

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке СПбГИТМО(ТУ).

. Диссертация в виде научного доклада разослана У^иЛ 1999 г.

(/ ~46ЛМСТ£*А

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор ) А. В. УШАКОВ

технических наук, профессор

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность работы

Тема работы связана с необходимостью постоянного совершенствования, как самих изделий полупроводниковой микроэлектроники, гак и технологических процессов, обеспечивающих прогресс в создании изделий.

Особенно важное место в интегральной микроэлек хронике занимают полупроводниковые интегральные микросхемы (ПИМС) для устройств вычислительной техники и систем управления. Именно здесь требуется и дает максимальный экономический эффект переход от ПИМС с малой и средней степени интеграции к больтгаш (БИС) и сверхбольшим (СБИС) полупроводниковым интегральным микросхемам.

На момент начала этой работы в СССР отсутствовали полупроводниковые интегральные элементы. Поэтому актуальной задачей было создание такого технологического процесса и оборудования, которые обеспечили бы получение пла-нарной конструкции полупроводниковых элементов. Это позволило получить первые в стране интегральные элементы для вычислительной техники: интегральные диодные матрицы с общим катодом (ИДМ) и общим анодом (ИДМА).

Дальнейшее совершенствование планарной технологии привело к созданию первого отечественного р-канального МОП - транзистора, на основе которого была разработана функционально полная серия МОП 1-1С (серия 120) для создания устройств вычислительной техники.

Однако переход полупроводниковой mrrei ральной микроэлектроники к БИС и СБИС был затруднен структурным несовершенством монокристаллов кремния, используемых для изготовления ПИМС. Другим не менее важным препятствием являются структурные дефекты, обусловленные.технологическим процессом изготовления ИИМС.

Работы по снижению дефектов кристаллической структуры ИИМС проводились в двух направлениях.

Первое - поиски путей снижения концентрации дефектов кристаллической структуры в ПИМС при использовании термически активированных процессов. Важнейшими процессами на этом пути являются процессы внутреннего собственною геттсрирования.

Второе направление - нетермически активированные процессы, в частности разработка и исследование метода получения пористого кремния для выявления и уменьшения влияния кристаллических дефектов в монокристаллах кремния в процессе изготовления БИС и поиск новых методов конструирования и изготовления кремниевых подложек.

Следует отметить, что любые дефекты от точечных до кластеров и дисло ций вызывают деформацию решетки, следствием которой являются механичеа напряжения. В результате, в тех местах подложки, где формируются элемек полупроводниковой интегральной микросхемы (ПИМС), появляются поля уп гих механических напряжений сложной конфигурации и неравномерно распре, ленные по площади кристалла ПИМС.

В БИС и СБИС, где размеры элементов составляют единицы и даже дс микрометров, положение еще более усложняется, так как поля напряжений дельных областей могут перекрываться и взаимодействовать. При этом облег "' ются условия локализации напряжений в наиболее "слабых" участках кристал релаксация их дислокациями, образование скоплений дислокаций, сеток дисло ций, линий скольжения. Это приводит к ухудшению электрических характе] стик, снижает процент выхода годных и надежность БИС. Поэтому большое в) мание в работе уделено вопросам анализа напряженно-деформированного сост ния различных многослойных структур в процессе изготовления как отдельн элементов, так и интегральных микросхем.

Таким образом, теоретические исследования и экспериментальная раз ботка методов снижения структурных дефектов в технологическом цикле из товления БИС и СБИС является актуальной проблемой, решение которой поз] ляет вывести проектирование и изготовление подложек для БИС и СБИС испо. зуемых в вычислительной технике, на качественно новый уровень.

1.2. Дели и задачи работы

Цели работы:

- разработка новых и усовершенствование существующих технологичеы процессов для изготовления элементов и устройств вычислительной техники;

- создание интегральных элементов и полупроводниковых интегральн схем для вычислительных устройств;

- формулирование новых принципов проектирования и изготовления № ложек полупроводниковых интегральных схем.

Основными задачами исследований являлись:

- разработать процессы планарной технологии и изготовить лаборатор! оборудование, обеспечивающие получение полупроводниковых интегральн элементов для устройств вычислительной техники;

- усовершенствовать процессы планарной технологии, обеспечиваюп создание МОП транзистора - основного элемента МОП ИС а также БИС и СБЙ

' - провести исследования процессов дефектообразования при изготовлен ПИМС, разработать новые и усовершенствовать существующие методы снижег дефектов в интегральных структурах;

изучить процессы напряженно-деформированного состояния пленарных труктур ПИМС и выработать рекомендации по их минимизации;

разработать методы получения и использования пористого кремния для овершенстпования изделий полупроводниковой микроэлектроники.

1.3. Основные положения, выдвигаемые на защиту

1. Дефектообразование, а именно: зарождение; размножение, взаимодейст-•ие и трансформация структурных дефектов в монокристалличеекнх кремниевых (одложках - одна из основных причин изменения напряженно-деформированного остояния планарных кремниевых структур, снижения выхода годных и надежтто-ти полупроводниковых интегральных схем.

2. Проектирование подложек полупроводниковых микросхем и особенно ¡ИС и СБИС необходимо начинать с конструирования материала подложек (мо-юкристалла кремния), закладывая при выращивании слитков не только ориента-!ию, тип проводимости и концентрацию легирующей примеси, но и необходимые яды дефектов кристаллической решетки, их концентрацию и распределение по (бъему слитка, позволяющие обеспечить изготовление подложек БИС и СБИС с аданньши свойствами.

3. Метод собственного внутреннего геттеририрования, обеспечивающий ювышение эксплуатационной и производственной надежности БИС, за счет фор--шрования в неактивных областях подложки геттерных слоев.

4. Применение пористого кремния, существенно расширяющего нозможно-■ги конструирования подложек БИС и позволяющего снизить негативные влияния трукгурных дефектов подложек за счет:

а) устранения коробления подложек с диэлектрической изоляцией элеменюв;

б) создания разделительной изоляции элементов в подложке БИС.';

в) снижения влияния кристаллографических дефектов на работоспособность

полупроводниковых структур;

г) выявления кристаллографических дефектов в монокристаллах кремния;

д) определения глубины дефектных слоев на поверхности кремниевых пластин п-типа.

5. Метод расчета осевой деформации структур подложка - пленка в систе-тах монокристаллический кремний -- двуокись кремния и моиокрис пшлическии сремний нитрид кремния.

6. Метод снижения деформаций кристаллической решетки полупроводни-совых структур путем ступенчатой кристаллизации из растворов - расплавов.

7. Комплекс исследований, обеспечивший разработку оптимальных техно-югических процессов и технологического оборудования, с помощью которых

были создайы первые отечественные интегральные полупроводниковые элеме* - диодные матрицы НДМ и ИДМА, а также МОП ИС.

1.4. Научная новизна

- Разработана планарная технология, обеспечившая создание первых о чественных планарных интегральных элементов: интегральных диодных мат|: для ЗУ ЭВМ и МОП ИС (серия 120).

- Изучены процессы дефектообразования при выращивании монокрист лических слитков кремния и на всех этапах изготовления ПИМС. Показано,1 общий итог дефектообразования - появление напряженно-деформированного -стояния в интегральных структурах, и оба эти процесса влияют на выход годн и надежность БИС и СБИС.

- Показано, что снижение деформаций кристаллической решетки полуп] водниковых структур может быть достигнуто путем ступенчатой кристаллиза1 из растворов - расплавов.

- Предложен метод расчета деформации верхнего волокна в структур микросхем под действием напряжений, обусловленных базированием подло* при проведении процессов фотолитографии и элекгронолитографии. Показш что при конструировании БИС и СБИС величины этих деформаций должны бь заложены в допуска на фотошаблоны.

- Предложена классификация методов геттерирования как ростовых деф< тов, так и дефектов, возникающих при проведении технологических процесс изготовления микросхем.

- Показано, что применение пористого кремния существенно расширь конструкторские и технологические возможности проектирования подложек mi росхем:

1) позволяет управлять изгибом подложек с диэлектрической изоляцией;

2) проводить "залечивание" дислокаций и дефектов упаковки в подложке;

3) позволяет выявлять дефекты в монокристаллах кремния;

4) определять толщину нарушенного слоя на кремниевых пластинах п-тип;

- Введено новое направление полупроводниковой интегральной микр электроники "Конструирование подложек полупроводниковых интегральн] микросхем". Показано, что внутреннее собственное геттерирование в монокр стадлических кремниевых пластинах - один из основных методов проектирован подложек для БИС и СБИС.

- Введены новые понятия "мощность геттера", "конструирование структу ных дефектов", "мозаичные интегральные схемы" и др.

1.5. Практическая значимость работы и реализация ее результатов

Проведенные научно-исследовательские рабош позволили получить слс-ующие основные практические результаты:

- Разработаны основные пропессы пленарной технологии: фотолитографии, маскирования поверхности кремниевых монокристаллических пластин лоями Si02, локальной диффузии примесей в кремний и др.. которые позволили шоговнгь первые отечественные интегральные полупроводниковые устройства шодные матрицы с общим катодом (ИДМ) и диодные .матрицы с общим анодом ИДМА).

Эти матрицы нашли широкое применение в миниатюрных запоминающих 'стройствах. На их основе изготавливались диодные дешифраторы в ЗУ типов КУБ-2" и "КУБ-3", которые использовались в первых отечественных миниатюрных ЭВМ УМНХ-1 и УМНХ-2, разработанных в Ленинградском Конструктор-жом Бюро и внедренных в серийное производство на Ленинградском заводе фер-ттовых изделий. Диодные матрицы применены также в разработках предпри-гтий Министерства среднего машиностроения.

- Разработана серия р-канальных МОП ИС (серия 120). Серия имеет в сво-:м составе 20 видов микросхем, применялась а устройствах вычислительной техники и выпускалась серийно па заводе приемно-усилительпых ламп "Рефлектор" з г. Саратове. Часть схем этой серии выпускается до настоящего времени.

Усовершенствована технология изгоювления сплавных р-п-р германиевых фцнзиегоров обеспечившая серийный выпуск )гих транзисторов в заданной номенклатуре.

- Разработана технология получения многослойных гетероструктур с малыми деформациями кристаллической решетки на основе твердых растворов AlxGa,_xSb, которая используется в ФТИ им. А. Ф. Иоффе РАН в дальнейших исследованиях и разработке интегральных оптических схем.

-- Выработаны конкретные рекомендации по снижению деформаций подложек в процессе их изготовления и дальнейшего применения и разработаны конкретные режимы геттерирования дефектов для формирования бездефектных областей в активных зонах подложек БИС и СБИС.

- Результаты исследований дефектообразования в технологии БИС легли в основу программ новых дисциплин на кафедре проектирования компьютерных систем: "Технология БИС" и "Физика отказов и надежность БИС", написаны п изданы соответствующие учебные пособия: дисциплины читаются студентам 5 курса.

1.6. Апробация работы

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на конференци5 симпозиумах и семинарах разного уровня.

На международном симпозиуме «Электронная технология - 85», Будапе] (ВНР), 1985г.

На Всесоюзных конференциях и семинарах:

- III Всесоюзный семинар по пленкообразующим растворам. Ленингрг ИХС АН СССР, 1976г.

- Всесоюзная конференция АПМ-81 «Интеграция и нетермическая стим ляция процессов микроэлектроники». Москва, МИЭТ, 1981г.

VI Всесоюзная конференция по процессам роста и синтеза полупрово никовых кристаллов и пленок. Новосибирск, 1982г.

- IV Всесоюзный семинар. Оптико-геометрические методы исследован деформаций и напряжений и их стандартизация. Горький, 1982г.

- III Всесоюзная конференция по физическим процессам в полупроводн ковых геттероструктурах. Одесса, 1982г.

- Всесоюзная конференция. Измерения и контроль при автоматизации пр изводствеНных процессов. Барнаул, 1982г.

На отраслевых и региональных конференциях и семинарах:

- VII научно-техническая конференция по проблемам микроэлектроник Москва, МИЭТ, 1975г.

- XIV отраслевая конференция министерства средств связи. Ленингра НИИЭТУ, 1976г.

- Краткосрочный семинар. Конструирование и производство запоминаь щих устройств. Ленинград, ЛДНТП, 1978г.

- Краткосрочный семинар. Перспективные направления в технологии р диоаппаратостроения. Ленинград, ЛДНТП, 1979г.

- Отраслевая научно-техническая конференция. Пути создания интеграл ных цифровых сетей связи. Ленинград, ЦОНТИ «Экое», 1983г.

На межвузовских и внутривузовских конференциях:

- Конференция профессорско-преподавательского состава ЛЭТИ. Ленш град, ЛЭТИ, 1976г.

- XVI конференция ВНИИТ. Москва, 1975г.

- XXX Конференция профессорско-преподавательского состава ЛЭТИ. Л< нинград, ЛЭТИ, 1977г.

- XXIV Юбилейная научно-техническая конференция профессоре» преподавательского состава института. Ленинград, ЛИТМО, 1980г.

.российская

ГОСУДАРСТВ--нп^,

- Отраслевая научно-практическая конференция «Пути с о в е р ЙйЗЙтШ Йя к к тей и комплексов технических средств связи». Ленинград, «Красная заря», 89г., с. 213-215.

- XXIX научно-техническая конференция ГИТМО. Проектирование и тех->логия элементов компьютерных систем. Санкт-Петербург, 1997г.

- Межвузовский научно-технический семинар с международным участием, зтоматизация проектирования, технология элементов и узлов компьютерных ¡стем. Санкт-Петербург, ГИТМО. 1998г.

Материалы работы докладывались и обсуждались также на Научно - тех-1ческих Советах предприятий, ПИИ п КБ, совещаниях МЭП.

1.7. Публикации

По материалам диссертации имеется;более 90 научных трудов. В том числе: энография, 13 авторских свидетельств на изобретения, 2 брошюры, 14 учебных эсобий (из них 2 учебных пособия с грифом Министерства высшего и среднего 5разования СССР), более 30 статей, 15 рефератов докладов на конференциях и ;минарах, 13 научно-технических отчетов (рукописных) по НИР и ОКР, руково-ттелем которых являлся автор.

1.8. Структура работы

Диссертация в форме научного доклада изложена на 72 страницах и содер-ит 20 рисунков и 8 таблиц.

Она включает в себя следующие разделы, написанные по результатам ис-тедований:

1. Общая характеристика работы.

2. Кристаллизация из растворов-расплавов.

3. Планарная конструкция и планарная технология - основа для создания полупроводниковой интегральной микроэлектроники.

4. Дефекюобразовапие и надежность БИС.

5. Конструирование кремниевых подложек БИС.

В конце работы представлены общие выводы и список основных;публика-ий: монография [М1], авторские свидетельства [А1-А13], брошюры [Б1,Б2],

чебные пособия [У1,У2|, учебные пособия впугривузовского издания [УВ1-ГВ9], статьи и тезисы докладов [П1-П41].

2. КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ИЗ РАСТВОРОВ-РАСПЛАВОВ

Кристаллизация из растворов-расплавов (Р-Р) имеет широкое применени полупроводниковой электронике. На этом явлении основана технология полу ния сплавных транзисторов. Однако, особенно широкое применение метод К] сталлизации из Р-Р получил в технологии получения различных гетерострукту{ частности, гетеропереходов на основе соединений типа А3В5.

В работе проводились исследования процессов кристаллизации с цел снижения структурных дефектов в кристаллизованных из Р-Р областях при из товлении сплавных германиевых транзисторов. Развитием этих работ явились ] следования, проведенные совместно с сотрудниками лаборатории физически? оптических явлений в гетероструктурах на основе полупроводниковых соеди) лшй типа А3В3, которой руководил академик Ж. И. Алферов.

2.1. Кристаллизация из Р-Р при изготовлении сплавных транзисторе

[М1]

Причиной, заставившей начать исследования процессов кристаллизац при вплавлении индия в германий, явилось практически полное отсутствие в п; тиях изготовленных приборов низкошумящих транзисторов группы П1Д. Коз фициент шума у этих транзисторов измерялся при 1э = 0,5 мА, 11к = 1,5 В, на ч; тоте 1 кГц и не должен был превышать 12 дБ. При стопроцентной проверке вс изготавливаемых транзисторов на фактор шума годными оказывались отдельн транзисторы, число которых едва составляло десятые доли процента.

Транзисторы типов П-1 и П-2 изготавливались из германия п-типа с удед ным сопротивлением 1-1,5 Омхсм и длиной диффузионного смещения дырок менее 0,5 мм. Эмитгерные и коллекторные р-п переходы получали путем впл; ления в германий индия. При этом на этапе вплавления происходит растворен германия в расплавленном индии, то - есть образуется Р-Р. Как следует из граммы состояния при температурах вплавления индия, лежащих в предел 550...570 °С, при равновесном состоянии системы в Р-Р содержится около 12 ат. германия. Время достижения равновесного состояния Р-Р при заданной темпер туре зависит от высоты индиевой навески (таблетки). При высоте навески 0,8... 1 мм это время составляет 10... 12 мин. От выбора температуры и высоты навес зависит глубина вплавления индия в германий, что, в конечном итоге, определя толщину базовой области транзистора.

После достижения равновесного состояния Р-Р, которое обеспечивает диффузией атомов германия от границы германий-расплав, снижение темпера! ры приводит к пересыщению раствора. В результате начинается кристаллизац германия из Р-Р с образованием монокристаллического слоя германия р-тиг

ivuoj/xaiiMuei о монокристаллическут структуру исходно» о монокрис i алла. При снижении (емпсратуры до !56 °Г пюптг'г:я -шс^рлсишля iii:.:ii.-.

i :.о:и ароно. ¡рлись ik с ¡сдопапи>' втиямия рожиччь bii ¡анленаа - ■-'pi<a i цл.л;-пик: i .i оч'ч-ч то p-ii Переходов \обратные токи, фактор тттумл а ¡¡роценч ны\и и ">лша\ ¡ ран я;с горой i. lipit использовании различны-; режимов маг реваанп, Гнило !%л.'чеьо IK-Koioptw уменьшение разброса коэффициентов усиления по току на изкой частоте в партиях тгогопляемьп гран ¡¡¡сюров По чом> <>мл ныорал jv и.-грека оосхпечиьаюпии'! грехминутну к> .»ыдеожич сиысмы при 1емперату-е ^личнваним 1ермания расплавленным индием (Т = 300 СС).

Вместе г то*' «гт-;-: c3:;a¡;>/i»¿.H»> i-ичкнг»? вптгпше оюм-ф'мения к*

с..> »елнчм «ерчет-лтди;:;! р.р, ,¡4 качество сплавных р-n переходов. Понятно, ю нтиу чышм режимом при проведении процесса кристаллизации является та-о)!. при котором система будет находиться в состоянии близком к состоянию гавповесия. го - сеть чтобы охлаждение системы производилось с очень малень-,ой скоростью. Но это существенно бы увеличивало время изготовления р-n пере-;одов. Поэтому были исследованы различные режимы кристаллизации с целью )ыбора оптимальных, а именно таких, чтобы обеспечивалось хорошее качество ^-исходов и вто же воемя. мтооы процесс вилапленик - крпскили->ацш: был ьо<-

.¡оакЛВ' Ко'аОТК'ЛМ.

! !а 1MH'.! приле lena Фотогр.иЬия ¡¡¡лита vo ттек'югпог о ;--п перезола, иолу '■••нпо! о в ре -крмс медленного о \тая-депня ; ¡ '' м ин ; a > еченпе ) 2 • к i1:л : и ¡loe. ¡е-■о }ы аа• о\ ¡аждеппя í I 5 ¡X (''айн;.

Рис. I. Фотография шлифа.

Из рис.! видно. что чрн таком рел нче криск*. нихшии ¡:ол\ч л к я чорсин-стюа v. ир< ¡ьлчные р-щиась и р-иереход.

Па ¡чка2 приведена фотография шлифа-р-n перехода, у ко трою процесс

■-1CJ.!•-!,!!•!: О ОХЛаЖДОПИЯ ! ] (.' '.У»;|| » ПрОЖиИЛСЯ В ТСЧеНИС М1Ш. a iUíCM СМ-роО 1 I,

о-- ¡сипя (нмспя-чись ¡ияк иько раз, увсличиьамсь при каждом изменении на .•^С/мнн.

Рис. 2. Фотография шлифа при многоступенчатом охлаждении.

На фотографии видно, что бездефектный рекристаллизованный слой, пол ченный при медленном (1 °С/мин) охлаждении, имеет значительную толщину, область, полученная при ступенчатом охлаждении, имеет несколько слоев, отл чаюшихся концентрацией индия.

Как показали результаты измерений электрических параметров транзист ров, применение медленного охлаждения обеспечивает:

- увеличение процента выхода годных транзисторов почти в 2 раза;

- в 1,5 раза увеличились пробивные напряжения коллекторных р-п перех дов при снижении средних значений обратных токов коллектора;

- более 90% изготавливаемых транзисторов имели фактор шума менее 1 дБ, т.е. практически почти все транзисторы удовлетворяли требованиям, предъя

На основании пров денных исследований бь рекомендован режи вплавления - кристаллиз; ции, который оказался 01 тимальным как с точи зрения получения качес венных переходов транз1 сторов, так и с точки зр< ния производительное! процесса. На рис.3 прив> дена рекомендовать температурная крив; процесса вплавления О 12 24 36 48 мин 60 кристаллизации при изг<

Рис 3. Рекомендованная температурная кривая вплавления - товлении транзистор« кристаллизации. П1А...П1Е, а позднее тра!

ляемым к транзисторам группы П1 Д.

сторст типа П6А...П6Е.

Для реализации этого режима в ОКБМ завода "Светлана" была спроектлро-ла конвейерная печь непрерывного действия.

Таким образом, с внедрением предложенных режимов наряду с увеличени-1 процента выхода годных транзисторов сама собой отпала проблема получения тзкошумягцих транзисторов типа П1Д и высокочастотных транзисторов ГПК. рактически все транзисторы укладывались в требования низкошумящнх и более иовины - имели предельные частоты выше требований к транзисторам типа 1Е. ■

При проведении этих исследований кроме чистого индия в качестве рас-юрителя бьтлп опробованы сплавы Ьт-БЬ и Хп-Оа-БЬ. Путем изменения скорости металлизации и состава сплавов в кристаллизованных из Р-Р областях германия >ыи получены системы р~п переходов. По сути дела работы по формированию энокристаллических слоев полупроводника из Р-Р явились прообразом процесса идкостиой эпитаксии.

Исследования показали, что наиболее чувствительным к режиму кристал-тзации параметром является фактор шума транзисторов. Применение медленно> охлаждения приводит к уменьшению деформации кристаллической решетки и шровождается резким уменьшением фактора шума транзисторов.

Следует обратить внимание на следующий экспериментальный факт. Преложенный режим изготовления сплавного германиевою транзистора обеспечивал элучение трехслойных р-облает ей эмиттера и коллектора германиевого сплавно-> р-п-р транзистора. При этом, несмотря на то, что начало кристаллизации прочилось со скоростью в три раза большей, чем при плавном, медленном охлаж-:шш, средний уровень фактора шума у таких транзисторов ниже. Этот результат ожет быть объяснен действием р-р+ перехода кристаллизованной области как -опора упругих механических напряжений.

2.2. Снижение упру! их механических напряжений и деформаций в гете-роструктурах А11Са,.^Ь [П21, П22, ПЗО]. ;

В связи с созданием оптических волокон с минимумом потерь излучения на тинах волн 1,3... 1,55 мкм проблема создания источников излучения и приемни-тв излучения на эти длины волн решается с помощью гетсроструктур па основе Р Л1ч0аЬхБЬ. Наиболее интересным является использование твердых растворов 1хСта,.ч5Ь для интегрально-оптических схем, поскольку, во-первых, такие схемы эзволяют производить непосредственную стыковку с волоконно-оптическими лишши связи, во-вторых, обеспечивать передачу изображения и, наконец, по-юдяют генерировать и обрабатывать излучение той же длины волны, что и пере-ающееся в волоконно-оптических линиях связи.

Однако, как показали исследования, деформации, возникающие в гетерос руктурах на основе А^Са^Ь, выше чем в других гетероструктурах, например гетероструктурах на основе ТР А1хСа,.хАз. Причин этому несколько. Во-первы деформации и существенные внутренние напряжения, обусловленные различи« постоянных решеток и коэффициентом термического расширения Оа8Ь((),6()96 * иб,9x10-6 град'1) и АШЬ (0,6135 нм и 3,7x10-6 град'1).

Во-вторых, характер дефектообразования и величина напряжений завис) от характера зародышеобразования на гетерогранице и кинетики процесса рос эпитаксиальных слоев гетероструктур. В-третьих, наличие алюминия в Р-Р з трудняет смачиваемость подложки ваБЬ. Наконец, важна также ориентация по, ложек ваБЬ, на которых осуществляют наращивание эпитаксиальных слоев.

В слоях твердых растворов А1хОа,.х8Ь при Х>0,15 релаксация упругих н пряжений происходит при температуре непосредственно вблизи температур эпитаксии. В дальнейшем при охлаждении до комнатной температуры наблюд ется возрастание упругих напряжений. При этом уровень остаточных напряж ний, например, при Т=300°С ст = 1,8х107Па (1,8 кГ/мм2) остается выше величин критического напряжения сг^ =■ 5x106 Па (0,5 кГ/мм2), при котором образуют* дислокации. При дальнейшем увеличении содержания А1 в слоях ТР А1хОак,5 плотность дислокаций возрастает. Наблюдаются сетки линий скольжения, расп< ложенных под углом 120° друг к другу.

Наличие напряжений, возникающих при выращивании эпитаксиальнь: слоев, приводит к различного рода деформациям в гетероструктурах: разориент ции эпитаксиальных слоев, тетрагональные искажения, сетки дислокаций.

Внутренние упругие напряжения и деформации в гетероструктурах на ос» ве ТР А1хОа,.„8Ь влияют на поляризацию когерентного излучения. В гетеролазерг на основе этих растворов излучение распространяется в плоском волноводе из т тимонида галлия или близкому к нему по составу ТР А1хСа1-х5Ь. Подобный во: новод образуется в гетероструктуре вследствие уменьшения показателя прело? ления в ТР А1хОа,.х8Ь с увеличением содержания антимонида алюминия. В пл< ских волноводах возможно возбуждение распространяющихся мод с линейно поляризацией излучения. Такими модами являются моды ТЕ и ТМ-поляризацш В гетероструктурах с недеформированным активным слоем из материала, имен щего кубическую симметрию, преимущественно имеют место моды с Т1 поляризацией излучения.

В гетероструктурах на основе ТР А1хСа,.х8Ь эпитаксиальные слои антимс нида галлия испытывают деформацию растяжения в плоскости эпитаксиальног слоя. Такая деформация переводит ваБЬ из класса с кубической симметрией класс с меньшей, тетрагональной симметрией. Эта деформация эквивалентна ох ноосной деформации сжатия, направленной перпендикулярно плоскости элита*

шлгого слоя. В результате зонная структура активного слоя претерпевает нз.ме-1ия, что приводит к анизотропии в поляризации рскомбинацнонного излучения, и этом из активной зоны антимонида галлия наблюдается излучение с модами Т-поляризации.

Таким образом, поляризация когерентного излучения может служить каченной характеристикой наличия деформации активной области в гетерострук-эах на основе ТР А1хСа1.х8Ь.

Исходя из того, что сетки дислокации несоответствия в гетероструктурах ^а^БЬ наблюдаются при х > 0.15, были выбраны двойные гетероструктуры , ^ва^ЯЬ — <"тпЯЬ - А10.5Са0 558Ь двух типов. В гетероструктурах первого типа фокочонные эмиттеры состояли из одного эпитаксиального слоя, а в гетерост-ктурах второго типа - из трех слоев одного состава А10.12Сга0 888Ь каждый.

Особенность выращивания многослойных гетероструктур заключается в г дующем:

- изменение состава Р-Р в процессе выращивания ТР должно удовлетворять иближению Пфанна;

- планарность гетеропереходов обеспечивается пересыщением сурьмой за-ваемых в рабочую камеру растворов при превышении температуры Р-Р на 8"С;

- объем Р-Р, пропускаемого через рабочую камеру для формирования каж-го слоя, превышал объем камеры не менее чем в 7 раз.

Такая технология позволила расширить диапазон температур выращивания гсроструктур в системе А1хОа,.хВЬ с иланарпыми гетерограницами от 550°С до 0 "С.

Выращенные гетерослрукгуры сошлифовывались до толщины 120+5 мкм, еле чего на них наносились контакты. Возбуждение когерентного излучения оизводплост, с помощью инжекционной накачки при температуре 77 К. Качест-нной характеристикой наличия деформации служила поляризация когерентного лучения. Переход от ТН- к ТМ-иоляризации когерентного излучения в гетсро-руктурах с однослойными эмип ерами происходил при увеличении суммарной лщины широкозонных слоев от 4.3 мкм (2.1 и 2.2 мкм) до 4.9 мкм (2.7 и 2.2 :м). В то же время этот переход в структурах с трехслойными эмиттерами проходил при изменении суммарной толшины широкозонных слоев 01 7.9 мкм (5.4 2.5 мкм) до 8.1 мкм (5.4 и 2.7 мкм). Параметры и характеристики исследовав-ихея структур приведены в таблице 1.

Кроме описанных, исследовались более сложные гетероструктуры, содер-1шие эпитаксиалыше слои твердых растворов А^а^вЬ с большим, чем 0.12, держанием АЛБЬ. Эти гетероструктуры состояли из 12 эпитаксиальных слоев: р-1БЬ (буферный слой), р-Л1012Оа088ЗЬ, р- А10^ва,, 768Ь, р-А1036Оа0648Ь, р-

Al024Gao.,6Sb, p-Al012Ga088Sb, p-GaSb, n- AI0I2Ga08gSb, n-Al0.24Ga076Sb, Al036Gao MSb, n-Al0 uGa0 ggSb, n-GaSb (контактный слой).

Таблица

Параметры и характеристики выращенных гетероструктур

стр-ры Сост. I эмитт Толщ I эмитт mkm Сост. акт. обл. Толщина акт. обл. мкм Сост. II Эмитт Толщ II эмитт мкм Тем-пизм К ' Ориентация пода. Типп ' ляри зацш

1 0,12,xsAISb 2.1 GaSb 0.5 0,12, xsA)Sb 2.2 77 (100) ТЕ

2 0.12, V 2.7 С 9 0.5 0.12, xsA1Sb 2.2 77 (100). ТМ

3 0-12,xsAISb 0.12,xsA1Sb 0.12,xsA1Sb 5.4 С ? 0.5 0.12,xsA1Sb 0.12,xsA1Sb 0.12,xsA|Sb 2.5 77 (100) ТЕ

4 0.12,xsA1Sb 0-12,xsAISb 0-12,xsA1Sb 5.7 t J 0.5 0.12, xsA:Sb 0-12, x5^ 0.12, xsA1Sb 2.4 77 (100) ТМ

5 0-12,xsA1Sb 0-24,x^ 0.36,xsA1Sb 0.24,xsA1Sb 0.1.2,xsA)Sb 0.4 0.5 0.6 0.6 0.5 ( > 0.4 0.12, x^ 0.24, xsA1Sb 0.36, xsA1Sb 0-12, xsA1Sb 1.0 0.8 0.4 0.7 12.9 77, 300 (111) в ТЕ

6 . 0-12,xsA)Sb ,0.24,xsA|Sb . 0-36,xsAISb 0-24, xsA1Sb 0-12, xsA1Sb 1.1 1.1 1.1 0.7 0.7 14,7 0.8 0.12, x^ 0.24, х^ь 0.36, xsA1Sb 0.12, xsA1Sb 0.8 0.9 0.9 0.9 13.5 77, 300 (111) в ТМ

Они выращивались па подложках из нелегированного р-ОаЯЬ с коицентра-ией носителей (1 ...2)х10'7 см"3 ориентации (111)В. Плошосгь дислокаций в этом ¡атериале составляла 5x102 см'2. Подготовка подложек и выращивание проводи-ись аналогично описанному выше. Переход от ТЕ- к ТМ - поляризации коге-ентного излучения в этих гетеросгруктурах происходил при увеличении суммарен толщины широкозонных эми ттеров с 6.5 до 8.2 мкм (см. табл.1).

Полученные результаты свидетельствуют об уменьшении деформации ак-ивной области в двойных гетеросгруктурах на основе твердых растворов АЮз, >Ь при замене одного эпитаксиального слоя твердого раствора набором энитак-иальных слоев.

Выводы

1. Экспериментально исследовано влияние режимов кристаллизации гер-ания из растворов-расплавов германия в индии на параметры сплавных герма-иевых р-п-р транзисторов. Показано, что многослойная структура рекристалли-эванных областей эмиттера и коллектора, полученная ступенчатым охлаждением -Р, улучшает электрические характеристики р-п переходов.

2. Выбран режим кристаллизации из Р-Р германия в индий, который обее-ечивает снижение уровня шумов в сплавных германиевых транзисторах, уиели-ение процента выхода годных в два раза, существенное улучшение других пара-етров транзисторов.

3. Предложенный режим вплавления - кристаллизации внедрен в серийное роизводство вссх сплавных германиевых транзисторов, изготовляемых на заводе Светлана". Основываясь на этом режиме, были разработаны, изготовлены и вне-рены в серийное производство конвейерные печи непрерывного действия для роизводства сплавных транзисторов.

4. Теоретически и экспериментально исследовано изменение состава тверой фазы при кристаллизации твердых растворов А!лОаЬч5Ь из ограниченного бъема галлиевых растворов-расплавов во всем, представляющем практический нтерес, температурном диапазоне.

5. Разработан технологический процесс получения многослойных эмитте-ов гетеролазеров со ступенчатым изменением состава твердых растворов в сло-х, обеспечивший уменьшение внутренних напряжений и деформаций в много-лойных гетероструктурах на основе твердых растворов Л1чС}а,_ч8Ь. Показано, что нижение деформаций сопровождается расширением температурного диапазона енерашш гетеролазеров, изготовленных на их основе, вплоть до комнатных тем-сратур.

3. ПЛАНАРНАЯ КОНСТРУКЦИЯ И ПЛАНАРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ОСНОВА ДЛЯ СОЗД АНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫ

СХЕМ

Следует считать, что работы по созданию полупроводниковых интегра: ных схем (ПИМС) начались с 1959 года, когда фирмами Bell Telephon Laborator и Texas Instruments независимо друг от друга был предложен метод локальн диффузии примесей в кремниевую монокристаллическую подложку. С помо этого метода была разработана технология планарного транзистора, который явился основным элементом биполярных ПИМС. Делавшиеся ранее попытки с единить между собой меза - транзисторы, сформированные на одной подложке одну микросхему хороших результатов не давали. Таким способом удавалось j шить только какую-либо частную задачу.

Можно сказать, что в период до открытия локальной диффузии работы созданию ПИМС зашли в тупик. Планарная технология произвела революции: полупроводниковой электронике и с 1959 года начинается бурное развш ПИМС.

3.1. Интегральные диодные матрицы ИДМ и ИДМА

В 1962 году в ЛКБ была организована лаборатория полупроводниковой к тегральной микроэлектроники. Первой разработкой нового коллектива была инт гральная диодная сборка на основе германиевых диффузионных меза-диодов. хотя эта сборка не получила дальнейшего развития, она позволила провести мш тирование диодно-магнитного дешифратора для нового миниатюрного ЗУ с i пользованием многоотверстных ферритовых пластин вместо матриц из тороид [А1]. Параллельно с созданием указанной сборки с 1962 года началась разработ планарной технологии. Она была связана с большими трудностями, обусловле ными отсутствием на предприятии и в стране необходимого технологическо оборудования и материалов. Опыт создания лабораторного оборудования nocí жил в дальнейшем для составления ТЗ на разработку промышленного оборудо! ния на предприятиях МЭП. Разработка процессов фотолитографии и составов ф торезистов проводилась в содружестве с кафедрой красителей Ленинградско технологического института им. Ленсовета. Работами по созданию светочувстг тельных полимеров на основе диазосоединений для фоторезистов руководил i цент кафедры анилиновых красителей ЛТИ М. С. Динабург £111]. В результат£ концу 1964 года была в основном разработана технология, которая обеспечива получение планарной конструкции полупроводниковых приборов. На основе эт технологии было создано первое в СССР интегральное устройство на основе ы нокристаллического кремния - интегральная диодная матрица с общим катода

1ДМ) [А5], интегральная диодная матрица с общим анодом (ИДМЛ) и другие ■ементы для ЗУ вычислительных устройств [Л2.АЗ.А4].

Количество диодов в каждой из них - 16, габариты не более 3,5x2.8x24 мм. бщим электродом в них являйся коваровый крнсталлодержатель с припаянны-л к нему двумя крайними лужеными никелевыми выводами. Важной проблемой ш создании бескорпусной конструкции является выбор герметизирующего ча-твочного компаунда. Наряду с высокой влагоустончивостыо компаунд должен падать хорошими механическими свойствами (малой усадкой, близостью ТКЛР )миаунда к ТЮ1Р кремния и др.).

В результате исследований нескольких компаундов па основе эпоксидных ,юл ЭД-5 и ЭД-б был выбран компаунд на основе эпоксидной смолы ЭД-6. Для шженпя линейного коэффициента расширения в качестве наполнителя исполь-»вался толченый кварц, отвердителем - метафинилендиамин.

Важнейшими требованиями к электрическим характеристикам импульсных юдов, входящих в ИДМ являются:

- высокое быстродействие при переключении с больших токов, достаточ-ых для перемагничивания элементов матрицы ЗУ;

- большой максимально допустимый прямой ток;

- высокое пробивное напряжение;

- малая емкость.

Разработанная гшанариая конструкция и технология илотовления обеспе-1ли получение диодов с электрическими параметрами превосходящими все дру-1е диоды по основным характеристикам [П5].

Важнейшая импульсная характеристика диодов - время восстановления об-ггного сопротивления тоол.т. Среднее значение -иоал для полученных диодов- составляет 50 не с разбросом от 30.. .100 не. На рис.4 приведена зависимое¡к времени восстановления обратного сопротивления от величины прямого тока диодов. Измерение времени восстановления производилось в режиме- работы ЗУ: 1„ =200 мА, и^-20 В, 1^=20 мА, 1^-100 Ом. Как видно из рис.4, время восстановления обратного сопротивления при переключении диодов с 1пр=200 мА не превышает 75 не. [П5].

- -

X и

1

0 50 100 150 200 250 3 00 Примой гок, мА

Рис 4. Зависимость времени восстановления обратного сопротивления от величины прямого тока.

Ниже приведены некоторые особенности технологического процесса, об! печившие получение высоких электрических характеристик ИДМ.

1. Наиболее эффективным методом понижения времени жизни избытс ных носителей заряда в кремнии, является введение в кристаллическую решет кремния примесных атомов золота, которые образуют в запрещенной зоне кре ния глубокие акцепторные и донорные уровни, являясь тем самым центрами { комбинации, и обладают большим сечением захвата. Это приводит к резко] уменьшению времени жизни неравновесных носителей заряда в кремнии, легир ванном золотом.

При разработке технологического процесса изготовления быстродейству; , щих импульсных кремниевых диодов нами был предложен простой метод легир вания катодных областей диодов золотом. [П4]. Он заключается в следующем. II еле создания диодов на пластине кремния из "окон" в слое двуокиси кремния в: травливается боросиликатное стекло, образовавшееся во время разгонки бора. 3 тем на поверхность пластины со стороны окисла наносился пипеткой раствор з лотохлористоводородной кислоты таким образом, что смачивалась вся повер ность пластины. Избыток раствора удалялся с помощью бумажных фильтров, п еле чего пластина сушилась и подвергалась термической обработке при темпер туре отжига 1020 °С в течение 5 мин. Отжиг проводился на воздухе. При эк концентрация золота в подложке определяется предельной растворимостью зол та в кремнии при заданной температуре и равнялась 2,5х1016 см"3. В результате т кого легирования время восстановления обратного сопротивления снизилось 300 - 350 не до 30 - 60 не. [П4]

2. Формирование плавных р-п переходов для обеспечения высоких проби ных напряжений диодов [П6].

. Интегральные диодные матрицы, предназначенные для использования магнитнодиодном дешифраторе ЗУ типа КУБ-3, должны иметь максимально д пустимое обратное напряжение не менее 40 В. Для обеспечения такого напряж ния пробивное напряжение р-п перехода должно быть в 1,5 - 2 раза выше макс) мально допустимого, то есть должно составлять 60 - 80 В. Такие пробивные н .пряжения могут быть легко получены при использовании кремния с концентрац ей донорной примеси порядка (1-2)х1015 см'3. Но использование кремния с такс концентрацией примеси невозможно по двум причинам. Первая - рост прямо! : падения напряжения на диодах с ростом удельного сопротивления кремния. Вт< рая - сильное возрастание удельного сопротивления кремния при легировании е! . золотом.

Как следует из работ Б. И. Болтакса и других авторов, золото введенное ■■ кремний сильно изменяет проводимость кремния, понижая ее вплоть до собс венной, в случае, если концентрация золота в кремнии превышает исходную ко]

нтрацню доноров или акцепторов в образце. Учитывая полученную нами, ука-нную выше концентрацию золота при локальной его диффузии, кремний с ;сльным сопротивлением, превышающим 0,5 Омхсм (К* -- 10"'), не может быть пользован для изготовления быстродействующих диодов. Поэтому в качестве «одного был выбран кремний КЭФ-0,3.

Проведенные расчеты показали, что требуемое пробивное напряжение р-п реходов при удельном сопротивлении 0,3 Омхсм може1 быть получено при адиенте концентрации примеси в р-п переходе 1,1x10" см"4. Такой градиент >н пен грации обеспечивается глубиной диффузии бора на 25 мкм в следующих жимах:

- первая стадия: диффузии (загонка бора) при температуре 1200 °С, время 1 мин;

- вторая стадия диффузии (разгонка бора) при температуре 1300 °С, время

г0 МИН.

Существенное повышение быстродействия ЗУ и снижение потребляемой лцности могло быть достигнуто в случае использования диодного дешифратора, цнако для реализации такого дешифратора в микроминиатюрном исполнении юбходимо было иметь интегральные диодные матрицы с общим анодом и об-им катодом.

Разработанная интегральная диодная матрица с общим анодом существенно личастся по технологии от ИДМ [П9]:

1) Выращивание защитного слоя окисла на поверхности кремниевой пла-ины производится в три стадии: сухой - влажный - сухой кислород. Такое смоление обеспечивает минимальные значения обратных токов п~-р диодов.

2) Для получения р+-слоя в кремнии р-типа проводится диффузия бора (1 адия) из жидкого источника ВВг3, после чего выращивается толстый слой окисла шлифованной поверхности для исключения влияния фосфора при формиро-шии катодных областей диодов.

3) При проведении процесса фотолитографии осуществляется защита сисла с обратной стороны пластины слоем фоторезиста.

4) Для обеспечения необходимых пробивных напряжений диодов, изго говенных на кремнии с р=0.4 Омхсм, осуществляется глубокая разгонка фосфора, ри этом одновременно происходит и разгонка бора в анодной области диодов, к ;з>льтаге чего в кристалле образуется структура п+-р-р* - типа.

5) Для повышения быстродействия диодов в подложку производится днф-узия золота из раствора хлористоводородной кислоты. Отличие в процессе вве-;ния золота в кремний от изложенного ранее заключается в том, что раствор на-осится на кремниевую пластину без предварительного снятия фосфоросиликат-эго стекла из "окон".

6) С целью получения надежного низкоомного омического контакта анодной областью на обратную сторону пластины кремния вакуумным способ! напыляется слой алюминия. Возможность приплавления кристалла к металлич скому общему электроду анода обеспечивается последующим химическим ник лированием алюминия.

Таким образом, приведенный здесь в сокращенном виде технологически процесс позволил получить высокие электрические характеристики ИДМА б применения эпитаксиальных кремниевых структур. Основные электрические х рактеристики ИДМА следующие: обратный ток 1обр < 1 мкА при ио6р=40В, прям* падение напряжения 11,,,=1,4В при 1пр=Ю0 мА, время восстановления обратно! сопротивления т8ОССТ=30...60 не при переключении с 1пр= 100 мА на иобр=10 Е пробивное напряжение не ниже -60 В, предельно-допустимый импульсный ток 700 мА, диапазон рабочих температур -60...+85 °С.

ИДМА содержит 16 диодов и имеет конструкцию, аналогичную констру; ции интегральной диодной матрице ИДМ с общим катодом. Эта конструкщ обеспечивает высокую устойчивость к воздействию температурных циклов, мех нических нагрузок и влаги при повышенной температуре.

На основе интегральных диодных матриц ИДМ и ИДМА был создан дао; ный дешифратор, который монтировался совместно с многоотверстными ферр! товыми пластинами в единый микроминиатюрный блок ЗУ, который получил т звание «Куб-3». Такие кубы памяти использовались миниатюрной ЭЦВМ тиг УМ2-НХ. Производство указанных ЗУ типа «Куб-3» было организовано на заво; ферритовых изделий (г. Ленинград). Для комплектации кубов памяти диодным матрицами в ЛКБ было организовано их опытное производство с выпуском не сколько тысяч штук ИДМ и ИДМА в месяц. Изготавливаемые в ЛКБ диодны матрицы поставлялись также на ряд предприятий Министерства Среднего Маши ностроения. Позднее, в связи с увеличением потребности, диодные матрицы тип ИДМ и ИДМА были внедрены в серийное производство на Херсонском завод полупроводниковых приборов.

3.2. МОП - транзистор, МОП ИС [М1, А6, ПЗ, У2]

Параллельно с разработкой и внедрением в опытное производство инте гральных диодных матриц типа ИДМ и ИДМА в ЛКБ проводились исследованш направленные на совершенствование планарной технологии. Цель этих исследс ваний - обеспечение условий для создания МОП-транзистора, на основе которог была бы возможна разработка МОП ИС. Это, в первую очередь, касалось иссле дования влияния различных методов выращивания слоев двуокиси кремния н монокристаллах кремния на электрофизические свойства границы раздела БЬБЮ

'роме того, важно было исследовать влияние различных прсдокислительных и ослеокислительных обработок тта свопе 1ва структур SiQ2-Si и Si-SiO,-Al.

Па электрофизические свойства границы раздела Si-SiO-, полученной в ре-;,льтате термического окисления монокристалличсского кремния, оказывают существенное влияние целый ряд факюров:

1) На поверхности монокрис галлической кремниевой пластины периоди-ескин потенциал кристаллической peine г ки нрсгерисвает разрыв. Это приводит к бразованию локальных энергешческих состояний (поверхностных состояний). В еальных условиях в результате взаимодействия с различными реактивами, окру-сающей средой а так - же с имеющимся на поверхности пластины тонким слоем Ю, час|ь поверхностных состояний оказывается заполненными носителями то-а. В результате на поверхности появляется заряд поверхностных состояний Qss. В илу действия закона зарядовой нейтральности это приводит к образованию в риповерхностной области кремния пространственного заряда Qsc, равного по ве-ичине Qss и противоположного по знаку.

2) Из кинетики роста слоя Si02 при термическом окислении следует, что в лое Si02 вблизи границы Si-Si02 имеются вакансии кислорода, которые могут аполняться положительно заряженными ионами кремния. В результате, образо-авшийся в окисле вблизи границы раздела положительный заряд, приведет к по-влепшо в приповерхностной области кремния отрицательного заряда такой же сличпны.

3) В процессе обработок пластин химреактивами и термического окисле-ия не исключено за1рязнение слоя SiO, ионами щелочных металлов. Положи-ельно заряженные ионы этих металлов также приведут к образованию отрица-елыюго заряда в кремнии. Кроме того, ионы щелочных металлов легко мигри-уют в окисле, что приводит к нестабильности индуцированного ими заряда.

4) При окислении кремния происходит перераспределение примеси. В слу-ае окисления кремния n-тина, легированного фосфором, происходит обогащение оверхносп! кремния атомами фосфора, а при окислении кремния р-типа, легиро-анного бором, - обеднение поверхности примесными атомами бора. Таким обра-ом, перераспределение примеси также приводит к изменению свойств поверхпо-ти полупроводника.

5) В результате термического окисления в кремниевой пластине появляют-я растягивающие механические напряжения, величина которых растет с ростом олщины слоя SiO-,, что также влияет на плотность поверхностных состояний.

Исследование влияния различных технологических факторов на электрофи-ические свойства границы раздела Si-Si02 осуществляется путем анализа вольт-парадных характеристик (ВФХ) МОП структур, представляющих собой МОП -:онденсатор, одной обкладкой которого является тоикопленочный алюминиевый

элктрод, второй обкладкой - кремниевая пластина, а диэлектриком конденсате — слой термического окисла.

Полная емкость МОП - структуры может быть представлена в следуюш виде:'"

О§ = С0(1-1) (1)

где Ф - поверхностный потенциал кремния, О - общий заряд МО конденсатора, и - напряжение, приложенное к МОП-конденсатору.

Из этого уравнения следует, что дифференциальная емкость МО структуры будет отличаться от емкости слоя БЮ, только в том случае, если г верхноСтный потенциал может значительно изменяться с изменением приложе ного к МОП-структуре напряжения. Таким образом, по изменению емкости МО: структуры при изменении потенциала, приложенному к ней, можно судить о с стоянии поверхности полупроводника.

На рисунке 5 приведены теоретическ (I) и экспериментальная (II) ВФХ МОП стру туры на кремнии р-типа. На кривых I и имеются типичные точки, которые определ ют состояние границы раздела в МО! структуре. Точки 1 и Г, в которых потенци поверхности полупроводника Фп равен поте циалу плоских зон Фш5, используются д. оценки заряда поверхностных состояний.

Напряжение Цц.соответствуют' точке 1' на экспериментальной кривой, мож! служить количественной характеристике режима окисления и последующих технол-гических операций. Точкой 2 на вольт - емкостной характеристике идеальнс МОП-структуры обозначена точка инверсии, которой на экспериментальной кр] вой Соответствует точка 2', определяющая напряжение инверсии иРВ в реальнс МОП-структуре, вызванное появлением инверсного слоя на поверхности кремни

Как уже отмечалось выше, задача получения полупроводниковых инт гральных схем с хорошими электрическими характеристиками и в первую оч< редь МОП интегральных схем с низкими пороговыми напряжениями связана проблемой получения минимальной плотности поверхностных состояний на гр; нице раздела Б^Ю,.

Был проведен большой объем исследований в этом направлении. Основнь результаты этих исследований в обобщенном виде приведены в табл. 2 и 3 [У2].

Рис.5. Теоретическая и экспериментальная вольт - емкостные характеристики.

Таблица 2.

Влияние окислительной среды на свойства МОП-структур

Окислительная среда

Напряжение | Напряжение : Ли - иинв-ига, В |

плоских зон

инверсии I' 14

• -¡и;:, 1 >

02 сух-02 вл-О, I -3.5 1 -8,5 '5,0

СУХ -4,5 -10 ^5,5

Ол вл - 02сух ; -3,5 10 +6,5,

02сух 1 -9.0 -14,5 +5,5

О. сух - 02 вл ! -15.0 -20,5 +5,5

02вл . |

Таблица 3.

Влияние среды отжига на свойства МОП-структур

Газовая среда

Изменение заряда плоских зон Л<ЗгохЮи элемент. заряд/смг

Изменение напряжения плоских зон

ли,в, В

Изменение, напряжения

инверсии

диии„ В

; Влажный Ль Влажный N.. Влажный 02 Воздух Сухой О, Сухой Ы, Сухой Аг2

1,5 2,0 1.5 0,5 0

0,5 3,0

1,0 2,5 1,0 0,5 0

0,5 2,5

4,0 7.0 4,0 3,0 -3,0 2,5 1,0

Полученные результаты явились основой при разработке р-канального ЛОП-транзистора. В 1967 году была завершена и представлена Госкомиссии НИР ю созданию р-канального МОП-транзистора. В акте Госкомиссии по приемке те-,1Ы было отмечено, что впервые в Советском Союзе разработан МОП-транзистор ■ электрическими параметрами, обеспечивающими возможность создания МОП ■1С.

Ниже приведены особенности этого технологического процесса получения акого транзистора.

1; Перед выращиванием исходного маскирующего слоя 5Ю2 кремниевые тластины обрабатываются в кипящей серной кислоте, после чего промываются в-потоке деионизированной воды и сушатся на центрифуге. Такая обработка приводит к повышению пороговых напряжений паразитных транзисторов.

2) После проведения процесса фотолитографии для удаления окисла на областями затворов, проводят очистку подложек, исключающую загрязнение и ионами или атомами щелочных металлов.

3) При выращивании подзатворного окисла процесс окисления проводя при температуре +1200 °С в сухом кислороде (точка росы не выше минус 70 °С).

4) После фотогравировки в слое алюминия для формирования затворов контактов к областям стоков и истоков транзисторов производился отжиг подле жек во влажном азоте. Температура отжига составляла 320 °С, время отжига - 6 мин. Для увлажнения азот пробулькивался через деионизированную воду при 2 °С. Такой отжиг приводит к существенному снижению пороговых напряжени: транзисторов.

Пороговое напряжение, измеренное на уровне 1СТ= 0,1 мкА, для активное МОП-транзистора составило 3,5...5,0 В, а для паразитного МОП-транзистора 25...40 В.

На основе указанной технологии была разработанна серия МОП ИС, кото рой был присвоен 120 номер. Эта серия является одной из самых полных и вклю чает в свой состав 20 видов схем.

Ниже приведены некоторые параметры микросхем серии 120: ипИ11 = 12,« ±10 %В; ипит2 = 27 ±10 %В; ивх"0" =-2,8 В; и»"Г = "8 В; ивых"0"- 2,0 В; ивих"Р = 9,5 В; рабочая частота 200 кГц; рассеиваемая мощность 21...100 мВт; диапазо] рабочих температур -45...+85°С.

Микросхемы серии 120 были внедрены в серийное производство на завод« приемно-усилительных ламп "Рефлектор" г.Саратова.

Дальнейшее совершенствование технологии и параметры МОП ИС прово дилось путем перехода на п-ханальные МОП-транзисторы, технологию самосо вмещения затворов, введением двухслойной коммутации с использованием поли кремний и алюминия. Однако, для дальнейшего продвижения в двух основны> направлениях развития МОП ИС: повышение степени интеграции (переход к БИС и СБИС): к надежности ПИМС необходимо было проводить исследования по воз никновению, взаимодействию, трансформации кристаллографических дефектов I кремнии и их влиянию на параметры, выход годных и надежность ПИМС.

Выводы

1. Проведены исследования и изготовлено лабораторное оборудование обеспечившие разработку планарной технологии и планарной конструкции интегральных диодных матриц типа ИДМ и ИДМА.

2.; Усовершенствована нланарная технология, в результате чего разработав ны первый в СССР МОП-транзистор и МОП ИС серии 120.

3. Приоритет в разработке диодных матриц и запоминающих устройств на I основе подтвержден авторскими свидетельствами на изобретение.

4. ДЕФЕКТООБРАЗОВАНИЕ И НАДЕЖНОСТЬ БИС

[УВ2, УВЗ, Б2, П29]

В настоящее время сфера применения устройств вычислительной техни чрезвычайно расширилась. Ее применение простирается от бытовых прибороЕ автоматов до промышленных роботов, летательных аппаратов, космических о£ ектов и т.п.

Сегодняшний этап развития электронно-вычислительной аппаратуры мож быть назван этапом микропроцессоров и микро-ЭВМ. Главные отличия этого эт па [УВЗ]:

- разработка БИС и СБИС, представляющих собой функционально закс ченные устройства и блоки;

- автоматизация процесса проектирования БИС и СБИС при помощи ЭВ на всех этапах, в том числе для изготовления комплектов фотошаблонов;

- использование новых технологических процессов, обеспечивающих п лучение элементов БИС субмикронных размеров;

- тесная взаимосвязь разработчиков аппаратуры, схемотехников, тополог и технологов;

- максимальная концентрация материальных средств и высококвалифиц рованных кадров при проведении работ по созданию БИС и СБИС.

Микронные и субмикронные размеры элементов, высокая плотность эл ментов на единицу площади кристалла кремния (106...107см'2) и высокая степи интеграции БИС и СБИС (число элементов до 106 и более элементов в кристал. одной СБИС) - таков уровень микроминиатюризации электронно-вычислительш аппаратуры на современном этапе. Поэтому проблема надежности и выхода го ных БИС и СБИС напрямую связаны с процессами дефектообразования на вс( этапах производства.

В ряду проблем, обусловленных промышленным производством БИС д.] микропроцессоров и микро-ЭВМ с высокой плотностью элементов на кристаш размером 100 мм1 и более, надежность - одна из самых важных и сложных. Сло> ность ее не только в том, что в БИС трудно отыскать отказавший элемент и уст новить причину его отказа, но и в том, что микронные и субмикронные размер элементов по порядку величины сравнимы с ростовьми и развивающимися д фектами кремниевого монокристалла, в котором формируется БИС. Зачасту размеры дефектов могут существенно превышать размеры элементов. По это N при переходе полупроводниковой микроэлектроники к БИС и СБИС все большу роль начинают играть механизмы отказов, обусловленные структурными дефе тами исходного полупроводникового кремния, деформациями кристаллическс решетки, вызываемыми как этими дефектами, так и дефектами, возникающим при изготовлении БИС, упругими механическими напряжениями, обусловлена!

и деформацией решетки. Важную роль играют также механические напряжения, вязанньте с недостаточной согласованностью материалов в структуре БИС.

4.1. Отказы БИС

Следует отметить, что в периодической научной литературе данных по ог-азам БИС и СБИС чрезвычайно мало, а имеющиеся публикации противоречат руг другу. В качестве примера приведем таблицу 5, в которой приведены данные о видам отказов для двух видов БИС: п-канальные.МОП БИС и КМОП БИС \4icioelectronics апс1 ЯсаМШу, 1983, у.23,Ы4, рр. 709-715, рр. 761-765].

Таблица 5.

Распределение МОП БИС по видам отказов в процентах

Причина отказа Кол-во отказавших ИС

п-канал. КМОП

Дефекты окисла: 30 -

Тонкий окисел - 34

Загрязнения 6 26 ■■

Граница Б^БЮ, 25 -

I Дефекты кремния I Фотолитография | Дефекты металлизации

-- 1-

20

1?

Дефекты контактов Дефекты выводов

Причина отказа не установлена

12

_______]

Как видно из таблицы, технология изготовления и конструкция БИС определяют характер распределения по видам отказов. Следует обратить внимание на юлыпую разницу в отказах, по границе раздела $1-5Ю2 и дефектам кремния. 1редставляется, что неустановленная причина отказа может быть также связана, с (ефектами кремния.

Из анализа данных, опубликованных в научной периодической литературе, шиболее частые отказы вызываются следующими причинами:

1) пробоем тонкого диэлектрика затвора МОП БИС - 30... 15 % ;

2) дефектами алюминиевой коммутации - 20... 10 % ;

3) увеличением последовательного сопротивления и отказами контактов 1ежслойной коммутации - 10...5 % ;

4) увеличением токов утечки и пробоем р-п переходов -10...5 %. Следует обратить внимание, что в большом числе публикаций вообще от-

:утствуют данные об отказах, обусловленных дефектами кремния. Этому может

быть только одно объяснение: сложность локализации и установления причин' ких отказов.

При исследовании причин отказов отечественных БИС мы также столю лись с указанными трудностями. В табл. 5 приведены результаты анализа МС БИС, изготовленных в ЛКТБ и рекламированных вследствие их отказов в элс тронно-вычислителыюй аппаратуре.

Таблица

Распределение забракованных МОП БИС по видам отказа в процентах

--____ Тип БИС Серии К-535 Серия К-586 БИС-64

Вид дефекта -——- К-536 БИС-93

Пробой тонкого окисла охран- 41 18 16

ных элементов

Пережег алюминиевых шин в контактах с 81поли. 19 14 -

Дефект фотолитографии - 4 -

Обрывы выводов (деф. Сб.) 2 5 7

Большие утечки по отдельным 18

выводам

Отказ не подтвердился 38 31 35

Причина отказа не установлена - • 28 24

Приведенные в табл. 5 серии 535 и 536 представляют собой п-канальш МОП БИС, изготовленные по технологии, получившей название "Локос", хара терной тем, что локальное окисление свободных от МОП-транзисторов облает* осуществляется с использованием в качестве маскирующего покрытия плен« нитрида кремния. Р-канальные БИС изготавливались по так называемой "МТ01 технологии, то есть технологии, при которой обеспечивается толстый слой дв окиси кремния на поверхности подложки за пределами областей каналов М01 транзисторов.

Как видно из табл. 5, у более чем 30% всех типов БИС отказ не подтверди, ся. Эти перемежающиеся отказы вероятнее всего обусловлены дефектами крет ния и в частности внутренними механическими напряжениями. Такой вывод сл дует из результатов термообработки десяти таких БИС: температура, при которс выдерживались микросхемы +180°С, время 96 часов. В результате три микросх мы из десяти оказались не функционирующими. После термоциклирования о тавшихся семи БИС в диапазоне температур +150....-60 °С (3 цикла) проявился о каз еще у одной БИС. К сожалению, прямое подтверждение природы отказо

бусловленных структурными дефектами в кристаллах БИС чрезвычайно затруя-

ено.

Прямым подтверждением сделанных предположений о структурных дефек-ах. как причине отказов тгпх серий МОП БИС. можно считать результаты апали-х отказов МОП НС на р-канальных МОП-транзисторах малой степени интегра-Ш1 серии 190. Микросхемы этой серии 190КТ1 и 190КТ2 представляют собой «ответственно 5-канальный и 4-канальный коммутаторы, кристаллы которых монтированы в круглых металлосгсклянных корпусах типа 301.12-1.

Многие схемы этой серии, забракованные после терчоисктротреппровки ТЭТ) по величине обратных токов стоков, после длительного хранения восста-авливают свои параметры. Число таких восстановившихся схем составляет для азных партий от 12 до 33 %. При повторных ТЭТ до 40 % восстановившихся хем снова увеличивают ток стока с 1СТ=1...10 нА до 103...104 нА. Исследования тих МОП ИС с перемежающимися значениями токов стоков показало, что из 10 [сследованных микросхем на одном кристалле с микросхемой обнаружена мик-ютрещина и еще у двух - наблюдалось наличие дислокаций, проходящих через токовые области МОП-транзисторов. У остальных семи микросхем видимых де->екюв обнаружено не было, хотя характер отказов всех десяти микросхем был щеитичным. В данном случае использовался металло1рафический метод иссле-ювания после предварительною препарирования микросхем. Видимо дефекты :ристадлической решетки залегали в более глубоких слоях кристалла или на работоспособность микросхем оказывало влияние изменение зарядового состояния {ефекгов, имеющихся в активных областях транзистора.

(лруюурные дефекты, имеющиеся в. монокристаллах кремния, оказываюI •ушестиенное влияние также на процент выхода годных БИС.

Есшственно, что переход к БИС или СБИС стал возможен только при усло-$ии снижения концентрации дефектов кристаллической решетки как в исходных сремппевых подложках-пластинах, так и дефектов, образующихся в процессе изготовления микросхем.

4.2. Дефекты в выращенных монокристаллах кремния [УВ2]

Успехи в изучении термодинамики кристаллизации позволили к настоящему времени разработать технологический процесс промышленного производства монокристаллических слитков кремния с диаметрами 200, 250 и более миллиметров. Наряду с увеличением диаметра слитков проводились работы по снижению тлопюсти дислокаций в них. В результате шюшость дислокаций снижена до 10...10? см"2.

Однако применение бездислокационных монокристаллов кремния не привело, как это предполагалось ранее, к заметному увеличению процента выхода

годных микросхем и повышению их надежности. Более того, ТД, насыщают слиток кремния в процессе кристаллизации и дающие пересыщение при попил нии температуры, группируются в новые виды дефектов: комплексы ТД, прег питаты, петли дислокаций, свирл-дефекты. Основные виды дефектов, образу щиеся при выращивании бездислокационных монокристаллических слитк кремния, приведены в табл. 6.

Таблица

Виды дефектов в бездислокационных монокристаллических слитках крем

ния

Условные обозначения Вид Дефекта Природа дефекта Примечание

1 2 ~ 3 4

loi : ; Атомарный кислород Кремнезем тигля М=1017...2х101й К=1,25

[С] Атомарный углерод Кремнезем, газовая среда. Входит в решетку в виде Сб^, аморфных частиц Ы-10|<5...5х1017 К=0,7 Ы[С] от2... 10 раз

[V] CVJ V'; V"; V+ Вакансия Дивакансия Заряженные [V] Механизм роста, поверхность, движение и взаимод. дц, пласт, деформация, термозакалка, облучение част, выс. Е. У+У=У2; У+-в присут. акц. прим. Ыт=10!3...10н Т=1100°С-1200°С К(у] неравн. до 10" V"1—»V0 У^У^ Еа=0.16эВ

Me Фоновые примеси Ре, Си, №, Аи Тигель, детали установки Им <1013 см;3

Sit Междоуз. Атомы Механизм роста, образование пар Б^-У, выдавливание микродефектами Равновесная концентрация Ми=10и...10м

О-С; V-O; C-O-V; Si-P; Si-B Комплексы точечных дефектов Взаимодействие точечных дефектов. Центр за-рожд. [С] Имеются более сложные компл.

Продолжение табл. б Кислородн. Пересыщение крис г. |0| £Юч(х-1...6) Прешши- 1 в процессе охлаждения | | 1 таты ! слитка 1 1 2 ! 3 1 4 1

г. 1 1 Объединение прен. ГО1 в Кластеры . _ ' ' оолыпие скопления 4 , | (энергетич.выгодно) :

Кластеры \'таоп Вакансион-но-кислор. Клас. [У-О]—ипаро образные пустоты-» диски—> дислокац. петли 0-6х1О-6...1х1О"4 см

У-класт. Б^-кл. Ваканс. кл. Кластеры собсгв. междоуз. атомов Диски, образ, дислок. петлю В-кластеры-грехмерные обр. А-кластеры-двухмерные обр. дислокац. петли 0 до 2,8x10"3 см В-кл N,3 5х1б9.:.5х1б10 №=5 х 107-108см'3

: Состав: В-кластеры, А; Повышен. .. кластеры, кластеры ком-Свирл.-деф. 1 ная N. „-кл. 1 , „ плексные, точечные де-(спирлеоор)1 фекты Ыв;: 1011 см"3 Ыа=109см"3

Особое внимание следует обратить на объемные микродефекчы, которые аучили название кластеров. Концентрация и размеры этих дефектов завися! от ловий вырашивання мопокрисгаллических слитков кремния: газовой среды, истатлографической ориентации выращиваемого слитка, скорости вытягива-1Я, скорости газового потока, скорости вращения, степени легирования слитка, [аметра слитка. Как было уже сказано выше, в пересыщенном точечными дефек-ми твердом растворе происходят процессы конгломерации ТД, преципитации 1слорода, сопровождаемые образованием кластеров точечных дефектов, кото-ге, разрастаясь и трансформируясь в плоскостные дефекты типа дефектов упа-1вки, вызывают появление дислокационных петель различных размеров.

Преципитация кислорода. Кислородные термодоноры.

Если при выращивании слитка концентрация в нем кислорода соответствует 1вновесной при температуре, близкой температуре плавления кремния, то после каждения монокристалла будет наблюдаться пересыщение его кислородом. От >го, как происходит охлаждение слитка или каким термообработкам он подвер-ется после выращивания, зависит, будет ли кислород в состоянии пересыщенно-I раствора междоузельных атомов [О] или будет осаждаться в виде преципитатов

кислорода - комплексов кремний-кислород типа ЭЮ,, (значения х лежат в пред< лах 1...6).

Пожалуй, ни одна проблема в полупроводниковой микроэлектронике к изучается так интенсивно, как поведение кислорода в бездислокационном кре!^ нии. Во многах статьях последних лет приводятся экспериментальные данные п термообработкам монокристаллов бездислокационного кремния в диапазоне тем ператур от 723 К (450°С) до 1623 К (1350°С). Термообработки производилис ступенчато при различных температурах, неодинаковое время (от десятков мину до нескольких сот часов) и в разных средах (сухой или влажный кислород, азот аргон, водород, формир-газ). При этом следует учесть, что эти термообработк производились разными исследователями на кремнии разных типов проводимс ста с разной концентрацией и разными типами легирующих примесей. Поэтом результаты исследований часто существенно различаются, иногда противоречивь но в то же время имеются и общие для всех исследований закономерности.

Анализ исследований, проведенных многими авторами, позволяет сделат несколько основных выводов:

1) в диапазоне температур 623 К....823 К (350...550°С) происходит форми рование комплексов 8ЮХ (БЮ, 8Ю2, 8Ю3, БЮ.,). При этом максимальная скорост образования наиболее критичного комплекса БЮ4 наблюдается при температур 723 К (450°С). Этот кислородный комплекс обуславливает появление термодоно ров, максимальная концентрация которых при достаточно длительном отжиге пр] этой температуре может достигать 1015см"3. Для примера отметим, что для крем ния р-типа с удельным сопротивлением р=20 Омхсм концентрация акцепторо] Накц=8х10исм"3. В результате в отдельных участках монокристаллического слитк; кремния р-типа с р=10 Омхсм (Ъ}Ш£Ц=1,05х1015см"3) могут наблюдаться локальны! области с инверсией проводимости. При изготовлении интегральных схем на пла стинах кремния р-типа с р=20 Омхсм и более при определенных термообработка) может произойти инверсия проводимости всей пластины.

В диапазоне указанных температур присутствуют также и комплексы 810 и 8Ю6, однако они электрически неактивны. При температуре 873 К (600°С) на блюдается исчезновение термодоноров с образованием большого числа неактивных комплексов 8Ю5 и 8Ю6;

2) в диапазоне температур 923 К.... 1123 К (650...850°С) продолжают формироваться новые центры преципитации кислорода. Одновременно наблюдает« увеличение размеров ранее сформировавшихся преципитатов. Здесь при 1023 К (750°С) наблюдается второй пик генерации термодоноров. При этом концентрация доноров может достигать 1х1015...2х1016см"3 при времени отжига 64 часа соот-вртственцо для содержания кислорода в монокристаллах кремния 0,7x1018 V. 1,2хЮ18 и при содержании углерода, атомы которого являются центрами зарож-

ния преципитатов, 2x10'7cm"j. Генерация термодоноров полностью прекращает-ири температуре 1173 К (900°С) и выше.

3) при температуре 1173......273 К (900...1000СС) наблюдается возникно-

ние и рост кластеров преципитатов при одновременном увеличении размеров шествующих преципитатов и образовании новых центров преципитации;

4) в диапазоне температур 1273...1323 К П000...1050°С) наблюдается рост шествующих преципитатов и кластеров преципитатов. Считают, что этот рост авным образом зависит от диффузии кислорода к растущим микродефектам, ри отжигах в указанном диапазоне температур меняется вил микродефектов, ии представляют собой ассоциированные преципитаты и кластеры прещшита-iB, расположенные в плоскости (100) в форме плоских петель с вектором Бюр-рса вдоль [ 110] и петель Франка с b= 1 /3 {111};

5) в диапазоне температур 1323...1473 К (Ю50...1200°С) генерируются »лыпие дефекты упаковки типа дефектов Франка, образующие линии с Ь=1/3 11} и призматические петли с вектором Бюргерса вдоль [111];

6) при температурах 1473...1623 К (1200...1350°С) наблюдается рассасыва-ie перечисленных микродефектов и преципитатов кислорода. Скорость распада эеципитатов в ШМО' раз больше скорости их образования. Кислород равпомер-1 распределяется по кристаллу кремния, и концентрация его соответствует пре-■льной растворимости.

Свирловые дефекты.

Свирлоный дефект в бездислокационном монокристалле кремния - нерав-)мсрное распределение микродефектов (кластеров точечных дефектов) в поие-:чном сечении монокристаллического слитка, которое при визуализации имеет щ спиралеобразной системы полос.

Считается, что такая спиралеобразная неоднородность распределения мик-)дефектов возникает в результате периодической модуляции скорости pocia штка и, как следствие этого, периодичности в распределении неравновесной щцентрации точечных дефектов. В таких монокристаллах единственным сто->м, которым могут быть захвачены во время охлаждения точечные дефекты, яв-гется поверхность кристалла. В объеме же кристалла возникает сильное нересы-ение, при котором образуются агломераты. Они moivt перерастать в кластеры, >торые, в свою очередь, вследствие специальных условий роста расположатся в ¡де спиральной системы полос.

Доказано, что микродефекты, входящие в состав свирлов, состоят из собст-;нных междоузельных атомов и представляют собой В и А - кластеры. После се-:ктивного травления наряду с одиночными петлями А-кластеров диаметром по-щка 0,5 мкм и плоскостью петли вблизи плоскостей {111}, в свирловой полосе

обнаруживаются скопления петель, иногда сложно переплетенных. Болышшсп кластеров в свирлах обладают полным вектором Бюргерса Ь=а/2 [100], но имею' ся также петли, содержащие дефекты упаковки Ь=а/3 [111]. Дислокационные пе ли часто бывают декорированы меньшими дефектами. Эти декорирующие дефе] ты представляют собой небольшие дислокационные петли собственных межд( узельных атомов диаметром 30 нм и менее.

Отсутствие свирлов после селективного травления еще не означает, 41 спиральная неоднородность микродефектов отсутствует, а может свидетельств! вать о том, что во время охлаждения слитка процессы фазовых превращений пр< исходили недостаточно интенсивно. Однако эта неоднородность может проявит) ся при последующих термообработках в процессе изготовления интегральны схем.

4.3. Дефекты, возникающие при механической обработке монокристал лов кремния [УВЗ, М1]

Кремний является хрупким материалом, обладающим малой прочностью г растяжение и изгиб, малым относительным удлинением и высокой твердость» Поэтому при резке слитков, шлифовке и механической полировке кремниевы пластин в результате многократного воздействия частиц абразива участок слип или поверхностный слой монокристалла покрывается трещинами, при пересеч< нии которых образуются выколки и происходит удаление частиц кремния. Пр этом, если ведется обработка свободным абразивом, на поверхности образуете большое число беспорядочно расположенных выколов, расположенных сравш тельно равномерно по обрабатываемой площади. Если же обработка поверхност кремния ведется связанным абразивом, то на поверхности образуются царапинь а в приповерхностном слое - трещины. При пересечении множества царапин трещин происходит отделение частиц кремния. После такой обработки повер> ность имеет направленные следы в виде эквидистантных многочисленных кр! вых, получивших название "алмазный фон".

Хотя механическая теория абразивного разрушения хрупких материале полностью исключает возможность протекания пластической деформации, и практике в кремнии пластическая деформация всегда предшествует хрупком разрушению, а образовавшаяся трещина сама действует как источник дислокацш Поэтому в результате механической обработки монокристалла кремния на пс верхности образуется нарушенный слой имеющий довольно сложную структур; верхняя часть нарушенного слоя - рельефный слой, обусловленный выколкам материала, далее следует трещиноватый слой, состоящий из кристаллически блоков, трещин и дислокационных сеток различной конфигурации. Затем следуе дислокационный слой, представляющий зону с переменной плотностью дислок;

и, и, наконец, - область упругих деформаций кристаллической решетки, плавно реходящая б недеформированный монокристалл.

Обшая юлшина нарушенного слоя на поверхности монокристал.шческих гмтшевых пластин а также соотношение толщин слоев с различными видами 1уктурных нарушений зависят от большого числа факторов: твердости части разива, величины зерна абразива, способа воздействия частиц абразива па обра-гывасмую поверхность (свободный или связанный абразив), удельного давле-я абразивных частиц на поверхность, траектории перемещения абразивных час-ц по поверхности пластины, состава и скорости подачи абразивной суспензии и которых других факторов.

Таким образом, изготовление кремниевых монокристаллических пластин лючает многократную механическую обработку, которая сопровождается появ-нгием остаточных сжимающих напряжений в приповерхностных слоях. При ж несимметричность механической обработки лицевой (рабочей) и обратной эрон пластины обуславливает неравномерность остаточных напряжений на них, э приводит к деформации (короблению) пластины выпуклостью в сторону гру-обработанной пластины. Это явление получило название "эффект Тваймана".

Величины напряжений в приповерхностном механически обработанном эе аС1 и в объеме подложки ап могут быть получены из формул [Верховский Г:. , Епифанов Т.П. Внутренние напряжения в кристаллах кремния, возникающие и механической обработ ке.//Электронная техника. Сер. 2, вып. 3, 1983, с. 3-9]:

где Н и v - соответственно модуль Юнга и коэффициент Пуассона для кре.м-я; h - толщина подложки; t - толщина поврежденного слоя, ответственного за формацию подложки, который является частью нарушенного слоя; Z - текущая ордината, отсчитываемая от границы раздела поврежденного слоя и ос тавшейся сти подложки; Rt и К2 - радиусы кривизны подложки до механической обработ-и после не соответственно.

Основными предпосылками при использовании этих формул являются: уп-гость кремниевых подложек, изотропность напряжений, равенство модулей тп а в поврежденном слое и подложке. Не все эти предпосылки достаточно кор-ктны. Так, например, модуль Юнга в монокристалле кремния в кристаллогра-(ческих плоскостях (100), (110), (111) соответственно равен 1,3x10й; 1,7x10"; )х10п Па.

В случае протекания пластической деформации в системе пленка-подложка, обходимо учитывать наличие дислокаций. Если распределения плотности дис-каций в подложке со стороны границы раздела соответствует дельта-функции,

F. /г 1 1

а. - — х ~ х (---

6(1 -v) t Rx R2

) (2)

v..

П

то связь между внутренними напряжениями в пленке и радиусом кривизны подложки выражается формулой [Тхорик Ю. А., Хазан Л. С. Пластическая деформация и дислокации несоответствия в эпитаксиальных структурах. - Киев: Науковг думка, 1983,-301 с.]:

е 1 Л а? ,

Ы\-У)[\ Яг 3 01

(с!1

(4)

где с! - толщина части подложки, подверженной пластической деформации; а - плотность дислокаций на границе раздела.

При а = 0 эта формула переходит в (2).

Заметим, что согласно литературным данным, остаточные напряжения, обусловленные механической обработкой кремния, являются изотропными, а деформации подложек - чисто сферическими. Однако это мнение недостаточно обосновано. Практически подложки могут получать более сложные формы деформационного рельефа (например, цилиндрическую форму).

4.4. Дефекты, обусловленные технологическим процессом изготовления

ПИМС [УВЗ, П29]

Стандартный технологический процесс изготовления ПИМС построен на различных термообработках с целью формирования полупроводниковых и диэлектрических слоев, активных областей транзисторов, диффузионных или имплантированных резисторов и других элементов ПИМС. Эти термообработки чередуются с процессами фотолитографии, локальной диффузии, ионного легирования, газофазного или плазмохимического осаждения, вакуумного напыления и другими. Большая часть указанных процессов вносит дополнительные дефекты е структуру интегральной схемы, а также приводит к трансформации ранее существовавших дефектов и взаимодействию имевшихся с новыми. В табл. 9 приведены виды дефектов, вносимых основными технологическими процессами, развитие этих дефектов и их влияние на характеристики ПИМС.

Рассмотренные здесь технологические процессы, а также другие процессы и операции, не вошедшие в таблицу (например такие, как вакуумное напыление, скрайбирование, присоединение кристалла с микросхемой к корпусу, монтаж выводов -к кристаллу, герметизация), являются источниками появления новых дефектов в структурах БИС.

■ Таким образом, практически на всех основных технологических операциях от выращивания монокристаллического слитка кремния до герметизации готовой БИС или СБИС происходит генерация новых дефектов структуры, сопровождаемая взаимодействием ранее существовавших дефектов с новыми, фазовые превращений, а'также разрастание дефектов. Характерно, что на многих операциях

исходит генерация дислокаций, которые взаимодействуя и размножаясь обрат скопления и сетки дислокаций. Последние могут занимать большие площади :талла и снижать выход годных и надежность микросхем.

Таблица

Дефекты вносимые технологическим процессом

Этап тех. Процесса Дефекты структуры Вторичные деф.; хар-ки ИС Влияние Дф на эл.

1 2 3 4

Термическое окисление Дефекты упаковки соб-ств. Междоузельных атомов на границе 81 — 8Ю2, преципитация [О], зарождение и рост клас-теров точечных дефек-тов, появление клас-теров преципитатов, появл. напряженно-деформирован. Со-стоян. Дислокации Поток [V] из объема к поверхности, появление кластеров [V], появление пор в окисле, рост существовавших кластеров, появление линий скольжения, изменение деформи-рован.состояния стр-ры микросхемы Токи утечки р-п переходов, снижение пробивных напряжений, деградация параметров транзисторов, появление заряда пов. Состоян. на границе 81 -ВЮ2

Диффузия примесей в кремнии Упругие мех. напряжения, комплексы и кластеры точечных дефектов, зарождение и рост кластеров, преципитация кислорода, образование соеди-нений второй фазы, дефекты упаковки, дислокации, сетки дислокаций Релаксация напряж. сетками внеконтур-ных дислокаций, диффузия примесей по дислокац., заряд дислокац. ионизированной примесью, декорир.микродефек-тов и дислокаций быстро диффундируют. примесями. Токи утечки р-п перех., закорачивание р-п перех. и обл. базы, снижение пробивн. Напряжений р-п перех., снижение коэффициента усиления, дип-эффект, де-град. Параметров.

Ионная имплантация примесей Точечн. дефекты (собственные междоузелъ-ные атомы, вакансии, атомы примеси), кластеры точечных дефектов, дислокации, мех. напряжения, аморфи-зация легирован, слоя Кластеры, дислокации, изменение общего напряженно-деформированного состояния Токи утечки р-п перех., снижение пробивных напряжений р-п переходов, плохие шумовые характеристики транзисторов

Продолжение lao.i. 7.

Эпитак-сналь. наращивание

Дислокации несоответ-1 Генерация дислока-1 Увеличение об-ствия, се i rcii дислока- ций на поверхности j ратных токов ций, точечные дефекты, j раздела пленка-под- j эпитаксиальных дефекты упаковки, ме- ложка, прорастание I р-n переходов ханические напряжения , дефектов подлолекп в '

эпитаксиальный слой, изменение общего напряженно-деформированного состояния

Фотолитография в слоях Sit)-, SiOJ Si,N,

Локализация механических напряжений, распределенных в системе пленка-подложка, по контуру окон, "проколы" в пленках, изменение общего напряженно-деформированного состояния структуры

Генерация дислокаций по контуру при

локальном окислении, дефекты типа "птичья голова", возможность появления микротрещин по контуру

Снижение сопротивления изоляции, деградация электри-| ческих характеристик, закора-| чивание проводников на под-| ложку

Другой характерной особенностью интегральных структур БИС и СБИС яв-ется наличие в них больших упрух их механических напряжений. Как видно из бл. 7 напряжения возникают практически на всех основных этапах технологи-ского процесса изготовления полупроводниковых микросхем. Релаксация этих итрялсешш также .приводит к возникновению сеток дислокаций. При этом в руктуре микросхемы сохраняются остаточные напряжения, которые пи опреде-нных условиях могут снова явиться причиной деградации структур.

Из сказанного следует, что кристалл БИС или СБИС представляет собой южную многослойную интегральную структуру, состоящую из многих магериа->в с различными механическими, термическими и электрическими свойствами, 1С то плохо совместимыми. Поэтому на участках, где они контактируют между юой, наблюдаются градиент химического потенциала, сжимающие и растяги-иощие напряжения по разные стороны границы слоев. Кроме того, и это очень жно, эти слои не являются сплошными, так как в них локализованы разлтные гффузионные области, контактные области, изолированные монокристалличе-сие области, контактные окна, шины коммутации, контактные площадки и т.д.

41

Это приводит к дополнительным перераспределениям напряжений, концентрац их на отдельных локальных участках.

4.5. Геттерирование дефектов

В технологии полупроводниковых ИС под генерированием понимают -кие технологические обработки, в результате проведения которых полностью у< раняются или существенно снижается плотность кристаллографических дефект в кремниевых подложках полупроводниковых ИС.

На рис. 6 представлена классификация методов геттерирования дефект при изготовлении ПИМС.

Все методы геттерирования делятся на две большие группы. В одной груп геттерирующие факторы действуют с поверхности подложек (наружное геттер рование), в другой - геттерирование проводится соответствующими областям сформированными в объеме кремниевой подложки (внутреннее геттерировант Третья группа - комбинированное геттерирование, являющееся производной > первых двух названных групп.

•Рис.6. Классификация методов геттерирования дефектов при изготовлении ПИМС и БИС.

В свою очередь, наружное геттерирование может осуществляться с лицевой

5очей) стороны пласшны пли обратной (нерабочей). Цифрами в квадратах значены методы генерирования, цифрами с буквенными индексами - разно-ности методов. Ниже приводится расшифровка этих методов гегтерирования и разновидностей:

1 - механически нарушенными слоями; 1а - шлифовка поверхности; 16 айбировапие в виде сетки; 2 лазерной обработкой; 2а обработкой всей по-хности; 26 — локальная обработка поверхности; 3 - развитой поверхностью, ученной анизотропным травлением; 4 - похшым легированием прнповерхло-ого слоя; 4а - попами инертных газов; 46 ионами кремния; 4в - ионами бора [ фосфора; 5 - слоем фосфоросиликатного стекла; 5а - полученным диффузией :фора в пленку двуокиси кремния; 56 - полученным ионной имплантацией :фора; 6 - слоем пористого кремния; 6а - с защитой стоп-слоем из нитрида мния; 66 - без защиты стоп-слоем; 7 - полем механических напряжений, обу-вленных различными факторами; 7а - пленкой 8Ю2 на кремнии; 76 - пленкой рида кремния на кремнии; 7в - пленкой поликремния на кремнии; 7г - сеткой локаций, сформированной в приповерхностных слоях; 8 - обработкой и хлор-.ержаших средах; 9 - скрайбирование по междукристальным зазорам; 10 - лапой обработкой по междукристальным зазорам; 11 - ионным легированием не-ивных областей; 12 - ионным легированием активных областей; 13 - пористым ■мнием по междукристальным зазорам; 14 - слоем фосфореиликатного стекла готовых структурах; 15 - полем механических напряжений на границах кри-лла; 16 - хлорным окислителем; 17 - предварительной обработкой в хлорсо-1жащих соединениях; 18 - трехстадийный отжиг подложек; 18а - низкотемпера-1ный ь высокотемпературный + низкотемпературный (среднетемпературный); г - высокотемпературный + низкотемпературный + высокотемпературный еднетемпературный); 19 - двухстадийный отжиг; 19а - низкотемпературный т днетемпературный (высокотемпературный); 196 - высокотемпературный ^ жотемпературный; 20 - одностадийный термоотжиг; 21 - двухстадийный тер-этжиг с предварительным насыщением подложек кислородом; 22 - сильно ле-юванными скрытыми слоями: 23 - диффузионными разделительными областя-; 24 - разделительными областями па основе пористого кремния; 25 - сетками :локаций на границах областей элементов; 26 - имплантацией ионов инертных ов и кислорода в активные области элементов.

Как видно из рис. 7, группа методов внутреннего геттерирования также де-гся на две подгруппы: внутреннее собственное геттерирование или просто соб-¡енное геттерирование и внутреннее, обусловленное гетгерирующим действием истей, формируемых в процессе изготовления БИС (например, диффузионны-. разделительными областями).

В предложенной классификации термин «собственное геттерирование» ук зывает на то, что геттером являются те скопления микродефектов внутри подло: ки, которые образовались из собственных точечных дефектов, образовавшихся процессе выращивания монокристаллических слитков кремния.

Из анализа рис. 7 видно, что к настоящему времени разработано больш количество различных методов геггерирования, многие из которых обеспечивав эффективное геттерирование точечных дефектов и вредных фоновых примесе однако выбор метода геттерирования - задача довольно трудная и деликатная. I выбор метода влияет большое количество самых разнообразных факторов: дефе ты в исходном кремнии; тип и структура БИС; материалы, применяемые для I получения; используемые технологические процессы и их последовательность чередование; температурные режимы проведения техпроцессов и другие фактор] Поэтому для обеспечения эффективного геттерирования и внедрения его в техн логический процесс изготовления БИС требуются тщательные исследования д] каждого технологического процесса с учетом всех выше перечисленных факт ров.

Наиболее универсальными методами не требующими больших затрат, св занных с усложнением технологического процесса, являются методы собствеши го внутреннего геттерирования. Они проводятся на подложках до проведещ процессов изготовления БИС и сводятся чаще всего к разного вида отжигам по; ложек (см. раздел 5).

4.6. Пористый кремний.

Получение пористого кремния [П16, П27].

Непрерывное развитие микроэлектроники диктует поиск новых материале и методов, которые позволили бы резко интенсифицировать технологически процессы при пониженных температурах и временах термообработок, снизит влияние дефектов на выход годных микросхем, повысить их надежность.

К таким материалам можно отнести пористый кремний (ПК) - материш получаемый анодным травлением кремния в плавиковой кислоте. Пористы кремний по своим свойствам значительно отличается от исходного монокристаг лического кремния и характеризуется высоким удельным сопротивлением (~1( Омхсм), высокой химической активностью и большой удельной поверхностьк Эти его свойства позволяют использовать ПК в качестве нового конструктивног материала в полупроводниковой микроэлектронике (геттерирующие обласп компенсация деформаций, выявление структурных дефектов и механических н; пряжений и др.). В нашей работе проводилось изучение процессов формировани пленок ПК, разработка методов формирования локальных областей ПК, окисл(

т пленок ПК, определялись области его использоваття. В результате исследо-1ий были получены важные для практических целей зависимости скорости рос-пленок ПК от плотности анодного тока (рис. 7) и зависимости толщины нленок

! от времени анодного процесса для различных плотностей тока (рис. 8).

В экспериментах использовались пластины монокристаллического кремния

О 50 100 150 200 I,. „А/см

Рис 7. Зависимость скорости роста слоя зристого кремния от плотности анодного тока.

Рис.8 Зависимость толщины слоя пористого кремния от времени анодной oopaooiKH в плавиковой кислоте. 1.1- 100 мЛ'счз 2. 1 - 150 мЛ/см';

гипа марки КДБ-10 , ориентированные в кристаллографической плоскости (100) тегированные бором. Такая марка кремния была выбрана потому, что преиму-хтвепно такой кремний применяется для изготовления п-канальных БИС и >ИС. Электролит - 48% НР.

Как видно т рис.7 и рис.8, скорость роста пленок ПК на бездефектных по-рхностях прямо пропорциональна плотности тока. Толщина пленок, сформиро-нных на таких поверхностях зависит от времени травления и увеличивается с сличением анодного тока. Было также обнаружено, что удельный вес пленок С однороден по глубине и в интервале токов 25...200 мА/см2 не зависит от отпости тока. Отсутствие на поверхности пластин кремния нарушенного (без-фектного) слоя обеспечивалось тем, что пластины со стандартной химико-■ханической полировкой рабочей поверхности подвергались дополнительной атковременной обработке в полирующем травителе.

При формировании пленок ПК на кремнии п-шпа требуется инициирона-[е реакции травления. Инициирование анодного процесса на кремнии п-типа, юме инициирования освещением, может быть обеспечено введением дефектов. :фекты вводились разными способами. При ионной имплантации использова-

2 10"

3.1 = 630 мА/сч^

лись протоны Н+, ионы различных примесных атомов (В+, Р+, 8Ь+, Аб+), а та ионы инертных газов Аг* и ЬГ. Во всех случаях с увеличением дозы введен ионов скорость растворения кремния п-типа растет и плотность пленки уменьшается. Формирование пленок ПК прекращается при растворении им п. тированного слоя. Продолжение процесса анодного травления приводит к де дации пленки ПК (растравливание и отслоение). Максимальная скорость фор рования пленки ПК наблюдалась при дозах, приводящих к аморфизации йот имплантированного слоя. При исследовании процессов формирования пленок обращалось особое внимание на роль структурных дефектов в монокристал как п-типа, так и р- типа кремния.

Кроме дефектов, вводимых ионной имплантацией, в пластины крем вводились дислокации путем термозакалки пластин а также дефекты, обуа ленные шлифовкой поверхности абразивной суспензией на основе микропоро) ЭКМ20 (электрокорунд с размером частиц абразива 20 мкм).

В кратком обобщенном виде влияние различных видов дефектов на г цесс формирования пленок ПК и их структуру может быть сформулировано 1 дующим образом.

1) При имплантации в кремний п-типа с ионов В+ с Е=100 кэВ и до <3=3 бООмкКул/см2 процесс формирования ПК длится до полного превраще иплантированного слоя в ПК, после чего процесс травления прекращается. М; риал в имплантированном слое, будучи до анодного процесса аморфизированн после проведения анодного процесса становится монокристаллическим. Это с ясняется, по-видимому, растворением дефектных областей и снятием в резулы этого механических напряжений, имевшихся в имплантированном слое. Стру! ра пленок ПК неоднородна. Размер пор в приповерхностных слоях пленки меньше, чем в слоях, расположенных у "дна" имплантированного слоя. Подоб распределение пор по глубине совпадает с треками частиц и распределением фектности в имплантированных слоях. ■ ; "*

2) Механически шлифованные поверхности не имеют закономерн профиля дефектов, как это имеет место в имплантированных слоях, поэте структура ПК на них разупорядочена и не имеет характерных закойомерностей

3) Структура пленок ПК, выращенного на Кремнии п-типа при иниции вании травления освещением лампой ДРШ-500 значительно отличается от сл ПК, полученных в имплантированных областях [П16]. Размер пор в таких плен много крупней (от десятых долей микрона до единиц микронов). При этом пс выстраиваются в правильный геометрический рисунок, располагаясь преиму1 ственно по направлениям <110>, образуя треугольные ступени.

4) При анодном травлении поликристаллического кремния процесс п текает преимущественно по дефектам, которыми являются границы зерен.

5) Структура пленок ПК, сформированного на бездефектных поверхно-4х пластин кремния р-тнпа, однородна но толщине и характеризуется илотно-ью пор порядка 2x10'° см'1 с размером пор 10...30 нм. Исключение составляет нкий поверхностный слой, размер пор в котором на порядок меньше, чем во ем нижележащем обьеме.

6) Введение структурных дефектов ионной имплантации в кремний р-па резко замедляе т скорость травления ггри формирования пленок ПК.

Окисление пленок ПК [П15, П27} Существенное значение для практического применения Имеют окисленные енки пористого кремния (ОПК). Пленки ПК химически очень активны, вслед-вне чего состав пленок изменяется уже в процессе хранения. Обработка в ки-отных средах а также термическая обработка в окислительной атмосфере изме-ет как состав, так и структуру пленок. На рис. 9 приведена зависимость плотно-и пленок ОПК от времени окисления для различных температур процесса окис-ния. Окисление проводилось в сухом кислороде, толщина пленок ПК равнялась

ЛКМ. . -

Как следует из рис.9, для каждой температуры окисления существует ха-ктеристичсское время, при превышении которого скорость увеличения плотно-и ОПК резко уменьшается. Это время уменьшается с ростом температуры. На с. 10 приведена зависимость плотности ОПК от температуры окисления на емнии р-типа. Толщина пленок 1ТК равна 1 мкм, нлотнос1Ь 1,1 г/с\г (кривая 1) и 3 г/см3 (кривая 2) . Окисление проводилось в сухом кислороде. Как видно из [с. 10, зависимость носи т параболический характер.

■А»'

г

0 г * s з ю «; >» t.iuH . 9. Зависимость плотности пленки ПК от

а гсо "' evo вое woo r,°c Рис.10. Зависимость плотности пленки ПК or меня окисления в атмосфере сухого температуры окисления в атмосфере сухого, ки-лорода: слорода: 1.1 = 100 мА/см2; 2.I = 150 А/см2

= 300 С°; 2.Т = 450 С°; З.Т = 560 С°; ' = 800 С0; 5.Т = 850 С°.

Пленки ПК окисляются неоднородно по глубине. Процесс окисления п текает в две стадии. На первой стадии доставка окислителя осуществляется всему объему ПК. На второй стадии верхние слои ПК, окисляясь, закрывают д туп окислителя к низлежащему объему, и дальнейшее окисление осуществляе за счет диффузии окислителя через растущую пленку окисла. Поэтому при атм феоном давлении окислителя и относительно низкой температуре окисле! нельзя получить за короткое время качественные пленки ОПК.

Окисление при высоких давлениях водяных паров позволяет получать i сококачественные ОПК с улучшенными электрофизическими характеристика: Так, например, при давлении паров воды Р=1х106Па , температуре 900°С и в мени окисления 20 мин, были получены ОПК с параметрами не уступающи пленкам термического окисла на монокристаллическом кремнии.

Применение пористого кремния в БИС и СБИС

Снижение влияния кристаллографических дефектов на работоспособно« полупроводниковых структур [А11, П15, П16].

Ранее было показано, что при анодном травлении кремния n-типа реакт локализуется в области дефектов. Для дислокаций, входящих в состав noi скольжения, размер ядра составляет порядка 10 нм. Обычно дислокации пот скольжения возникают при термообработке кремниевых пластин. Полосы ckoj жения состоят из рядов дислокаций, расположенных в наклонных плоскост {111}. Попадая в активные области элементов БИС, дислокации приводят к ci жению пробивных напряжений и увеличению обратных токов р-n переходов, i явлению шумов, снижению процента выхода годных полупроводниковых стр; тур.

В связи с этим возникла идея вытравить анодным способом дефектный ь териал ядра дислокации и создать в нем окисное включение, исключив тем сам! возможное влияние тех дислокаций, которые проходят через активные облас элементов БИС, например, через эмиттер и базу транзисторов. Для проверки эт идеи на кремниевой пластине формировали полосы скольжения путем mhoi кратной закалки. При этом плотность дислокаций в местах пересечения лин скольжения составляла О5 см"2.

Затем анодным травлением (режим травления - анодное напряжение 2 время травления 27 с.) вытравливали кремний в местах выхода дислокаций на t верхность пластины. Глубина вытравливания составляла 2,2...2,4 мкм. После оч стки пластин и стравливания алюминия с обратной стороны пластины проводи, окисление пластин при Т=1050 °С во влажном кислороде до толщины пленки Si = 0,6 мкм. При этом происходило заращивание вытравленных по дислокаци трубок двуокисью кремния. После этого на таких подложках формировали тес:

е транзисторные структуры с относительно большими площадями эмиттерпых оллекторных переходов.

Измерение обратных токов коллектора в цепи К-Э на пластинах, не подвер-1ШИХСЯ анодному травлению, показало, что наличие дислокаций в зоне эмигте-приводпт к существенному снижению годных транзисторных структур. В мес-; же, где плотность дислокаций достигает Мд-~-10! с.м"7, выход годных падает до 1Я. В то же время применение предложенного метода позволяет получить в гх областях подложки до 75% годных структур.

пределен не глубины дефектных слова на поверхности кремниевых пластин

п-типа [АЮ.П!6].

Технологический процесс изготовления кремниевых пластин сопровожда-:я образованием дефектных нарушенных слоев, обусловленных механическим ¡действием абразивных частиц. Дефекты могут вноситься и на других техноло-теских операциях, например, при проведении ионной имплантации в крекний.

В предложенном способе определения глубины нарушенного слоя анодное шление нарушенного слоя продолжается до тех пор, пока весь слой не превра-гся в ПК. При это величина анодного тока уменьшится на 3...5 порядков, что тдетельствусг об окончании травления дефектного слоя. Затем с помощью шар-ифа определяют толщину слоя ПК. При этом толщина слоя ПК соответствует /бине дефектного сдоя с точностью в несколько десятков нанометров.

Предложенный метод существенно превышает точность всех существую-IX методов определения толщины дефектных слоев. Метод визуально может гь и характеристику равномерности толщины дефектного слоя по всей поверх-:ти подложки, а так же характер дефектов при исследовании сколов на РЭМ.

Выявление кристаллографических дефектов в кремниевых подложках

[А9. П31].

Дефекты кристаллической решетки кремния, такие как дефекты упаковки У), дислокации, линии скольжения, обуславливают напряженно-нормированное состояние кристаллической решетки в местах их нахождения.

При проведении процесса анодного травления области, содержащие дефек-и имеющие напряженно-деформированное состояние, травятся с существенно дыней скоростью, чем бездефектные области. В результате в пленке ПК появ-отся структурные неоднородности, что, в свою очередь, вызывает неоднород-сти оптические. Последние визуально проявляются в виде включений иного ета. Поскольку пленка ПК прозрачна в видимой области спектра, это позволяет вдеть проекцию дефекта на плоскость подложки, размер, ориентацию и глубину гегания дефекта.

Выводы

1. Проведены теоретические и экспериментальные исследования отка БИС. Показано, что наиболее опасными являются перемежающиеся отказы, кс рые чаще всего обусловлены дефектами кристаллической структуры кремния.

. 2. Теоретически исследованы процессы дефектообразования в кремнии разных этапах от выращивания монокристаллических слитков кремния до и: товления планарных структур БИС. Показано, что дефекты кристалличес структуры обусловлены кинетикой процесса роста монокристаллов и процесс обеспечивающих получение планарных структур БИС.

3. Проведены теоретические исследования методов гетерирования деф тов, возникающих как при выращивании монокристаллических слитков кремв так и при проведении процессов формирования планарной структуры БИС СБИС.

4. Предложена новая классификация методов геттерирования дефект Обоснован выбор режимов термообработок кремниевых пластин для формиро ния геттерных слоев в подложках БИС.

5. Проведены теоретические и экспериментальные исследования анод» травления монокристаллических пластин кремния, в результате которых 6ъ разработана технология получения пленок пористого кремния (ПК) и окиа кремния на основе ПК.

6. Показано, что применение пористого кремния существенно расшир возможности конструирования подложек БИС, позволяет снизить негативные ] следствия структурных дефектов кремниевых подложек:

а) снизить влияние кристаллографических дефектов на работоспоо ность полупроводниковых планарных структур [А11];

б) предложить метод выявления электрически активных дефектов, в никающих в кремнии при производстве БИС [А9];

в) предложить высоко точный метод определения глубины дефекта слоев на поверхности кремниевых пластин п-типа [А10];

.. . г) использовать ПК при конструировании подложек ПИМС и в том 41 ле БИС (см. ниже: раздел 5).

5. КОНСТРУИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ КРЕМНИЕВЫХ

ПОДЛОЖЕК БИС

Применение техпроцессов, обеспечивающих минимальную плотность де-"ов на разных этапах изготовления БИС и СБИС - необходимое условие нолу-гя микросхем с высокой производственной й эксплуатационной надежностью.

Варианты технологических процессов, которые сопровождаются аннигиля-I дефектов или существенным снижением их плотности, иногда называют дефектной технологией". Предпосылки для создания таких отдельных про-ов есть. Однако частные решения такой бездефектной технологии не решают ей проблемы дефектообразования при производстве БИС.

Основными методами снижения концентрации структурных дефектов в ктурах БИС и СБИС являются методы геттерирования. "Бездефектность" технического процесса может обеспечить1 либо геттер, обладающий геттери-щей способностью на протяжении всего технологического процесса изготов-1я БИС, либо чередование процессов, с помощью которых формируются оби элементов БИС и процессов геттерирования, удаляющих возникшие при I дефекты из активных областей в те области подложки, где эти дефекты не нот на работоспособность БИС. Последний вариант снижения концентрации ;ктов существенно усложняет процесс изготовления БИС и требует большого :ма исследований для каждого технологического цикла изготовления БИС.

Из методов наружного геттерирования с лицевой стороны подложки наибо-распространенными являются методы хлорного окисления, предварительная 1ботка в хлорсодержащих соединениях и слоем фосфоросиликатного стекла, оды наружного геттерирования с обратной стороны подложки предпочти-•нее, так как в этом случае подложки для микросхем получают из монокри-лических кремниевых пластин формированием гетгерных слоев' до начала чессов планарной технологии, с помощью которых формируются полупро-шковые микросхемы. '•-•."- -

Однако наиболее универсальными методами конструировани й йзготовле-подложек для МОП ИС и, в первую очередь, для МОП БИС являются методы гренпего собственного генерирования. Они не требуют больших затрат, святых с усложнением технологического процесса и сводятся чаше всего к разно-;ида отжигам кремниевых пластин. Под внутренним собственным геттериро-1см понимается процесс формирования внутри кристалла зон, свободных от родефектов (точечных дефектов, преципитатов, кластеров, дефектов упаков-путем проведения специальных отжигов. При этом используются геттери-|щие свойства собственных кислородных преципитатов и кластеров, образую-

щихся в монокристалле в процессе выращивания монокристаллического сл кремния.

5.1. Исследование процессов внутреннего собственного геттерирова

В основе собственного внутреннего геттерирования лежит процесс пр цитации атомов кислорода, пересыщение которыми происходит при охлаждс слитка кремния в процессе выращивания.

С учетом теоретических исследований и обобщений а также исход; представлений о кинетике процессов преципитации и кластерообразования и были проведены исследования по формированию геттерных слоев в Кремние пластинах с целью разработки технологии изготовления подложек для МОП Б.

Исследования проводились на кремниевых пластинах толщиной 400 диаметром 76 мм, ориентированных в кристаллографической плоскости (1 марш КЭФ-20, которые часто применяют для изготовления КМОП БИС. Иен зовалось 3 группы пластин:

1-я группа — стандартные пластины, поставляемые по ТУ зав< изготовителя. Согласно ТУ, содержание [О] в них не превышает 7x1017 см"3.

2-я группа - пластины, изготовленные из части слитка с содержанием (8...10)х1017 см"3.

3-я группа - пластины, изготовленные из части слитка с содержанием (1,2...1,3)х1018 см"3.

Две последние группы пластин имели симметричную обработку лицевс обратной сторон пластин с финишной химико-механической полировкой на ai зиве "Элпаз-К".

Процесс формирования геттерного слоя проводился в следующем техне гическом цикле:

1) Окисление в сухом кислороде. Температура окисления +900°С, время - 2 час

2) Отжиг пластин в сухом азоте. Температура отжига + 1100°С, время - 6 часов.

3) Отжиг в сухом азоте при температуре +650°С, время - 6 часов.

4) Стравливание пленки двуокиси кремния.

Для изучения распределения структурных дефектов применялся метод таллографии. Вначале получали сколы пластин трех групп. Затем сколы подв гадись травлению в селективном травителе.

,,. Исследования показали, что во всех случаях плотность структурных дес| тов по сколу пластины от поверхности к середине оказалась неоднородной. П чеэд в приповерхностных слоях плотность дефектов существенно ниже, чеа средних, или вообще дефекты в них отсутствуют.

У пластин 1-й группы дефекты распределены неравномерно и попере вдоль скола. В областях с максимальной плотностью дефектов их плотность ра

:Ю6 см"2. В приповерхностных областя лпфекты тате же распределены черав-ерно, и их плошосп. примерно на порялок ниже, чем к средник областях платы. На сколе отсутствует геттерная область с четкими границами между летной и бездефеклными приповерхностными областями.

На сколах пласты 2-й группы, в отличие от 1-й группы, имеется четко вы-енная граница области со сфуктурными дефектами и бездефектных прнг.о-чностных областей. Плотность дефектов в счрормированном геттерном слое гавляет порядка 7x106 см'2. В приповерхностных областях наблюдаются от-ьньас дефекты. ГЬшшоаь лих дсфсктиь нолсчшшь лирудки1иыю аслсмь1-малою их числа.

В подложках же, полученных на пластинах 3-й группы наблюдается доб-но сформированный геттерный слой, располагающийся во всей толще иод-:ки, кроме приповерхностных областей толщиной 45...50 мкм, в которых полтью отсутствуют дефекты. В геттерном слое наблюдается высокая концентра-дефектов, однако подсчитать плотность их на сколе корректно не удается, так фигуры травления зачастую перекрываются. Фотография такого скола привез на рис. 11.

__________________ Харак1ерис!пКой ге гтерирх юшнх свойств

гетгерных слоев, сформированных в подложках, '¿гт..'Ь'■ ■ - *с~""У;-' может служить концешрация центров захват ю-

мечных дефект» \',и. Захват точечных дефектов и их связывание могут осуществлять раиичные пен; - тры: дислокационные петли, линейные дислокации.

сетки дислокаций, равные виды кластеров и ирици-питатов. Учитывая но, выражение для может быть представлено в следующем" виде: - '•'

11 Фоюграфия скола чожки после формирования ерного слоя (200").

N„3 = 1 сц-Ni,(5)

где i- вид дефекта, обладающего геперируюшим действием; и, - коэффи-нт потлощательной способности i-ioro дефекта; N¡ - концен1рация i-тых дс-тов в слое. Процесс генерирования юченных дефектов геттсром-;родефектом продолжаемся до ею насыщения, после чего геттерируюшес .тейпе этого микродефекта прекращается. Для эффективного действия геперной асти в течение всего технологического процесса необходимо, чтобы эта об-ть имела достаточное количество центров захвата. Характеристикой поглоща-

тельной способности геттерной области является "мощность геттера" или "V ность геттерного слоя"

^гс = ^цз • Угс , (6)

где Угс - объем геттерного слоя.

При концентрации кислорода в монокристалле кремния близкой к пред ной растворимости при температуре роста кристалла могут быть получены : ложки для БИС, в которых мощность геттерного слоя обеспечит его геттерир щее действие на протяжении всего технологического процесса изготовлю МОП БИС.

Проводились также эксперименты по определению эффективности дейс геттерных слоев полученных в различных режимах на параметры планар структур. Для экспериментов использовались пластины бездислокационного некристаллического кремния марки КЭФ-20, ориентированные в кристалло фической плоскости (100), диаметром 76 мм и толщиной 450 мкм. Концентра кислорода в них превышала 1018 см"3. После стандартных операций очистк контроля пластин из них формировались три партии: одна контрольная (парти; то есть подложками в этой партии являлись исходные пластины, на двух др} партиях пластин формировались геттерные области в следующих режимах:

Партия 2:

1) Отжиг в сухом азоте при температуре +1100°С в течение 6 часов;

2) Отжиг в сухом азоте при температуре +650°С в течение 4 часов.

Партия 3:

1) Окисление в сухом кислороде при температуре +900°С;

2) Отжиг в сухом азоте при температуре +1100°С в течение 6 часов;

3) Отжиг в сухом азоте при температуре +650°С в течение 12 часов;

4) Стравливание слоя двуокиси кремния.

На всех трех партиях подложек в едином технологическом процессе, с< ветствующим процессу получения стоковых и истоковых областей р-каналь: транзисторов КМОП БИС, формировались диодные структуры, на которых I изводились измерения пробивных напряжений и обратных токов. Результаты мерений приведены на рис.12 и рис.13.

Как видно из приведенных рисунков, лучшим распределением парамет обладают диоды на подложках партии 3 (кривые 3).

Таким образом, из приведенных результатов исследований можно еде; вывод, что для обеспечения экономически приемлемого процента выхода год) и повышения надежности МОП БИС следует использовать монокристалличес кремний с концентрацией кислорода не менее 1018 см"3 и соответствующий ре>. формирования геттерного слоя. При переходе же к субмикронным размерам :

птов СБИС требуется повышение концентрации кислорода до (1,3...1.5)-1018см'

При анализе методов геттерирования дефектов в производстве 11ИМС, ири-ценном в разделе 5, и влиянии технологических процессов на дефектообразова-е в планарных интегральных структурах необходимо обратить внимание на те кпологическис процессы, которые могут быть использованы для достижения ух целей: для формирования подложки ПИМС и одновременно с этим для фор-фования геттерных областей в подложке.

К таким процессам, например, можно отнести формирование скрытых п+-оев коллекторных областей биполярных транзисторов и п+-областей эмиттеров анзисторов с инжекпионным питанием в И2Л БИС. Этот слой обладает хороши генерирующими свойствами. Однако мощность его может оказаться пе-статочпой. В этом случае целесообразно использовать мопокристаллический емний с низкой концентрацией кислорода. На рис.14 приведена схема проекти-вания подложек ПИМС, в которой предлагаются возможные варианты форми-вания подложек полупроводниковых ИС различной степени интеграции, и трепания по содержанию кислорода и углерода в исходных монокристаллах крем-га, для изготовления таких подложек.

а) ча ко к т 0 к

и ф

с.12 Интегральное распределение

одных с 1 ру к! ур по пробивным пряжениям N-4HC.ro диодов в оценгахД'^-наиряжемпе пробоя р-п зеходоп в В. (Объем выборки 500 •Л

Рис.П Интеграпьное распределение диодных струк1ур по обратным юкам: число диодов в процентах,^,^-обратный юк р-п переходов в вА. (Обьем выборки 500 шт.")

Как видно из рис 14 в случае, когда после формирования скрытого п+-с. следуют процессы наращивания эпитаксиальных слоев и создания в них диф| зионных изолирующих областей, геттегирующими свойствами будут обладать:

Рис.14 Схема проектирования подложек ПИМС 57

области окружающие монокристаллические изолированные области кремни таких подложках, а также в подложках с изоляцией элементов типа "изопланг "полипланар" внутреннее собственное геттерирование с использованием рс вых атомов кислорода было бы неэффективным, так как действие геттера экр ровалось бы скрытым п+-слоем.

Для подложек, в которых отсутствуют скрытые п+-слои или изолирую слои Si02, в качестве геттерных областей могут быть использованы слои, фо] руемые на обратной стороне кремниевой пластины. Например, сетка, получе! лазерной обработкой или развитая поверхность обратной стороны пластины, лученная селективным травлением. После термического окисления эти облас подложке будут обладать хорошими геттерирующими свойствами. Для получ( подложек этой группы (средняя колонка рис....) могут быть использованы кор нированные методы наружного гетгерирования и внутреннего собственного терирования.

5.2. Деформация подложек с диэлектрической изоляцией на различи этапах их изготовления [П17, П20, ПЗО]

Технологический процесс изготовления подложек, представляющих со кремниевые структуры с диэлектрический изоляцией слоем двуокиси крем (КСДИ) включают многократную механическую обработку кремниевых mohoi сталлических пластин.

Механическая обработка кремниевых монокристаллических пластин cor вождается появлением остаточных сжимающих напряжений в приповерхност] слоях. При этом несимметричность механической обработки лицевой (рабоче обратной сторон пластины) обуславливает неравномерность остаточных наг жений, что приводит к деформации (короблению) пластины выпуклостью в ( рону грубо обработанной поверхности. Задачей настоящего исследования б] определение вклада эффекта Тваймана в общую деформацию КСДИ структур.

В качестве исходных образцов отбирались трехслойные структуры "с поликремния - пленка двуокиси кремния - монокристаллическая подложка" i щиной соответственно 260-2,0-450 мкм с минимальным изгибом. До наращива пленки Si02 и поликристаллического кремния монокристаллическую пласт] полировали с двух сторон последовательно алмазными пастами АСМ2/1 АСМ1/0 и профилировали в соответствии с предполагаемым расположением г лированных1 областей подложки. Слои Si02 и поликристаллического кремния ращивали с помощью газотранспортных реакций путем разложения в водор' тетрахлорида кремния. Окислителем при получении Si02 являлся углекислый п

В качестве монокристаллической основы трехслойной структуры испол! вали пластину монокристаллического кремния марки КЭФ-7,5 с ориентацией 1

.метром 40 мм. Измерение деформации производили на исходных структурах m 1) и после следующих механических обработок:

- шлифовка поликремния до толщины 180 мкм на трехшпиндельных

нках СЛШ-420 алмазными кругами АСМ 100/80. ЛСМ 80/68 и АСМ 40/28 ш 2);

- шлифовка монокристаллической области подложки вышеуказанным ico6om до толщины слоя монокристаллической области 50 мкм (этап 3);

- полировка монокристалла до толщины 20 мкм алмазными пастами М2/1. АСМ1/0 и суспензией на основе "Элпа^-К" на станках М-201'(э1ап 4).

Для измерения деформации образцов применяли лазерный интерферометр ¡ризмой полного внутреннего отражения, который благодаря использованию >льзящего освещения образцов позволяет получить высококачественные ин-ферограммы грубо обработанных поверхностей.

Перечисленным выше обработкам подвергалась партия структур в количе-е 25 шт. После каждого этапа механической обработки и измерения деформа-i на восьми пластинах производилось стравливание нарушенного слоя с целью эедслсиия эффекта Тваймана. Травленые пластины изымались из партии и по-:дующим обработкам не подвергались. В табл.8 приведены средние значения формаций; знаком "плюс" обозначена деформация пластин выпуклостью в сто-iy поликремния (положительный прогиб).

Таблица 8.

Деформация подложек КСДИ на различных этапах их изготовления

№ этапа Исходный образец Прогиб после удаления нарушенных слоев Вклад в прогиб эффекта Тваймана

Толщина Прогиб

мкм

1 710 -55 - -

2 630 -37 -42 5

3 230 -99 . -101 • ' - 2

4 200 +55 -85 140

Как видно из таблицы, после шлифовки поликремния (этап 2) имевшийся в годных структурах отрицательный прогиб, обусловленный внутренними на-яжениями в поликремнии, уменьшается. Это, по-видимому, связано с уменьше-ем толщины цоликремния и, следовательно, с уменьшением воздействия внуг-пних напряжений в нем. Действие же эффекта Тваймана на этом этапе незначи-тьно из-за большой толщины структур.

Удаление путем шлифовки толстого слоя монокристаллического кремния :ап 3) приводит к резкому увеличению отрицательного прогиба подложек, обу-

словленному внутренними напряжениями в поликремнии и удалением дем рующего слоя монокристаллического кремния. Действие эффекта Тваймаг этом этапе не сказывается, так как обе стороны обработаны симметрично, подтверждается измерением прогиба после стравливания нарушенных слс обеих сторон пластины. Следует отметить, что после удаления нарушенного только со стороны поликремния образцы получают большой (больше 200 минусовой прогиб, измерить который невозможно, так как вся шкала испол мого для этих целей интерферометра ограничена 200 мкм. Удаление нарушен слоя только со стороны монокристалла вызывает положительный прогиб, ра! 37 мкм. Результаты, полученные после третьего этапа механической обраб( показывают, что в приповерхностных слоях образцов с двухсторонней шли кой имеются большие остаточные напряжения сжатия, которые имеют сим ричный характер.

Механическая полировка монокристаллического кремния до появленю ликристаллических областей (формирование изолированных "карманов") пр дит к плюсовому прогибу образцов (этап 4). После удаления нарушенного слс стороны поликремния знак прогиба меняется на противоположный, и сре, значение прогиба составляет -85 мкм, то - есть основной вклад в деформа подложек в этом случае вносит эффект Тваймана.

Следует отметить, что эффект Тваймана обуславливает не только вели1 деформации готовых КСДИ, но и форму их деформированной поверхности, мерения показали, что поверхности готовых подложек, как правило, имеют липсовидные и цилиндрические, а порой и седловидные формы. Главные осг формаций КСДИ подложек всегда совпадают с направлением рисок шлифов: и перпендикуляром к ним. Это может быть связано с анизотропией остаточ напряжений в указанных направлениях вследствие различия тангенциально нормальной составляющих сил резания.

Таким образом, из приведенных результатов может быть сделан вывод, для снижения деформаций готовых подложек КСДИ необходимо увеличивав толщину и обеспечить симметричность обработки обеих поверхностей подло»

5.3. Устранение коробления подложек КСДИ [А8, П17]

Причиной коробления подложек на этапе их изготовления являются ность ТКЛР монокремния и поликремния и эффект Тваймана, а на этапе изго-ления микросхемы - механические напряжения, возникающие вследствие не номерного окисления лицевой и обратной сторон подложки. Это объясняется ■ что в поликремнии происходит объемное окисление по границам зерен. На р; чей стороне подложки располагаются изолированные области монокристалл] ского кремния, при окислении которого отсутствует объемное окисление, I

(ь же поликремния на рабочей поверхности составляет только часть плошали ложки. "Клинья" окисла но ipammaM зерен поликремния увеличивают объем ериала, в результате чего происходит изгиб полложки. Поэтому высокотемпе-/рные обработки вызывают дополнительный сильный изгиб подложек, что, в :о очередь, приводит к высокому проценту брака на операциях фотолитогра-!. скрайбирования и других, где осуществляют базирование подложек прижи-i или с помощью форвакуума. При увеличении температуры и времени термо-аботки степень деформации увеличивается. Степень деформации зависит так-н отношения диаметра подложки к ее толщине. С увеличением этого отноше-деформация увеличивается.

Устранение коробления возможно путем введения в технологический про: перед самой длительной и высокотемпературной операцией изготовления ИС дного травления нерабочей поверхности подложки в плавиковой кислоте, и, довательно получение там слоя пористого кремния. Параметры анодного проса должны быть такими, чтобы при окислении нерабочей поверхности под-:ки механические напряжения, возникающие в пористом кремнии и поликрем-уравновешивали механические напряжения, возникающие при окислении очей поверхности подложки.

Исследования проводились на подложках, используемых для изготовления МС серии 590, представляющей собой КМОП ИС. Последующая окислитель-термообработка проводилась в атмосфере сухого кислорода при температуре 0°С в течение 30 час - самым высокотемпературным и длительным процессом, ользуемом при формировании р-карманов для n-канальных МОП транзисто-

На рис.15 приведена зависимость величины изгиба КСДИ подложек от тности анодного тока при трех временах анодного процесса.

Как следует из рис.15, варьируя условия анодной обработки, можно изменить как величину, так и знак изгиба; в том числе полностью исключить изгиб подложек.

Использованы обозначения: о - время травления 0,5 мин. А - время травления 3 мин. X - время травления 10 мин.

5.4. Создание подложек с разделительной диффузией типа "изонлан

[П12]

Введение дефектов путем ионной имплантации в поверхность пластин; типа приводит к резкому снижению скорости анодного травления. При ; плотность анодного тока уменьшается до 10...50 мкА/см2, что снижает скор> роста пленок ПК до 0,1... 0,05 нм/с.

Еслй на поверхности подложки создать локальные аморфизированные стки, то при последующем анодном процессе на дефектных и бездефектных стках будут протекать токи разной плотности, что приведет к созданию обла пористого кремния различной толщины. При этом толщина пленок ПК на деф ных участках не будет превышать 20 нм при формировании на бездефектных ластях ПК толщиной 1 мкм.

После проведения процесса термического окисления в течение 10 мин температуре 900 °С и давлении паров воды 106 Па получаются изолирующие ласти 8Ю2.

В случае, когда имплантируемые частицы являются ионами легирую примеси, окислительный процесс сопровождается образованием легирован

соответствующей I

щзщ

ЗЬ,Р 1!!!

Аз

А

месью областей (рис.

Если требу( меньшая концентра примеси в изолиро] ных областях, чем д аморфизации, обесп< вающие аморфиза! маскирующего слоя, следует применить полнительную лок; ную имплантацию и( ми нелегирующей г меси. При этом удоб всего использовать и< Аг+, поскольку они ' буют небольших доз аморфизации крем (порядка 2х1014см"2). Таким обра;

предложенный способ позволяет совместить в одном высокотемпературном г

4Л

ЗКц

р

б)

Рис.16 Типы изолированных структур, получаемых при использовании различных ионов:

а - при имплантации ионов бора; б - при имплантации ионов донорной примеси.

г создание и диэлектрических изолирующих и легированных изолированных степ. Точность локализации изолирующих областей определяется разрешаю-способностью фотолитографии.

5.5 Механические напряжения и деформации в системе поликремний -

окисел

Изучение деформаций и механических напряжений в системе тонкий полиций - термический окисел осуществлялось на трехслойных структурах диа-ом 40 мм: монокристаллическая кремниевая подложка толщиной 250 мкм, ическая пленка &Ю2 толщиной 0,2 мкм, слой 51пк. Слои поликремния на окис-ых монокристаллических подложках получали пиролизом моносилана в ат-зере водорода при температуре 1073 К. Легирование их бором в процессе вы-1вания осуществлялось введением в реакционную камеру трибромида бора ой чистоты. Формировали три группы плоскопараллельных пластин со слоя-;вуокиси кремния и поликремния с толщинами поликремния соответственно 1,0; 5,2 мкм. Окисление всех трех групп образцов проводили при температуре К (! 150°С) в атмосфере сухого кислорода при варьировании временем окис-я.

Величину прогиба измеряли после термического окисления, стравив предварительно пленку двуокиси кремния со стороны монокристаллической подложки, а затем после удаления пленки БЮ;, - со слоя поликремния.

Механические ' напряжения в пленках 8Ю2 на подикремтши рассчитывали по формуле Сто-уни:

(7)

где г и с1- соответственно радиус и толщина образцов; 10— толщина окисла; и - модуль Юнга и коэффициент Пуассона для кремния; и й2 - прогиб струк-10 и после удаления окисла с поликремния.

. 17.Зависимость меха-еских напряжений в ¡псах окислов от их дины при толщинах икремния <1 - 0,6; 1,0: мкм (кривые 1-3 еоот-;твенно)

гГ—Л ни**'

Рис. 18.Зависимое ] ь остаточного прогиба структур от про-должи-тельности окисления прн толщинах поликремния <1

"- 5.2; 1.0; 0,6 мкм (кривые 1-3 соответственно)

а = Е сР (И,-И2)/3^^(1-4),

Из зависимостей механических напряжений в пленках окислов от их щины на поликремнии для трех исходных групп образцов следует, что вели механических напряжений в пленках БЮ2 уменьшается с увеличением их то ны и практически не коррелирует с толщиной слоев 81пк (рис.17). Совпадение периментальных данных с расчетными (3,8* 109 дин/см2), полученными с уч различия КТР окисла и поликремния позволяет сделать выводы, что сжимак напряжения в пленках 8Ю2 на поликремнии, подобно напряжениям в сис окисел - монокристаллический кремний, являются термическими и возни при охлаждении образцов от температуры окисления до 293К.

После удаления пленок окислов с поликремния образцы сохраняют ( точную положительную деформацию (выпуклость в сторону слоя поликрем чего не наблюдается в системе монокристалл - окисел. На графиках зависимо остаточного прогиба структур от продолжительности окисления правая вс кальная шкала относится к образцам с толщиной поликремния 5,2 мкм (рис Из этого рисунка видно, что максимальную остаточную деформацию сохра: образцы, имеющие большую толщину слоя поликремния.

Остаточная деформация пластин может быть обусловлена двумя фактор Первый из них - рекристаллизация и усадка поликремния, обусловленные в котемпературным отжигом при окислении. Однако они сопровождаются по; нием не сжимающих, а растягивающих напряжений, и, следовательно, появл ем отрицательного прогиба структур. Действительно, в наших эксперимента: жиг образцов с толщиной поликремния 5,2 мкм в атмосфере аргона при темг туре 1423 К в течении 450 мин приводил к отрицательному прогибу, которьп ставлял 7 мкм.

Второй преобладающий фактор - образование прослоек двуокиси кремг межзеренных границах слоя поликремния, приводящее к расклиниванию ело следовательно, к положительному прогибу пластин. Когда при изготовж МОП БИС для легирования ПК применяют бор, то в реакциях образования I зеренных прослоек может участвовать и бор.

В результате между зернами в слоях поликремния может образоватьс только окисел кремния, но и боросиликатное стекло. Наличие таких прос. .приводит к увеличению удельного объема зерен, уменьшению КТР поликрем к замедлению, а возможно, и полному исключению процессов усадки й ре сталлизации. В слое поликремния возникают напряжения сжатия, которые и ■ водят к положительным остаточным деформациям структур после удаления нок БЮ2 с поликремния.

Увеличение остаточного положительного прогиба структур с возрастаг времени окисления и толщины слоя поликремния (рис.18) можно связать к

лм толщины межзеренпых прослоек, так и с проникновением аюмов кисло-в толстых слоях на большую глубину.

5.6. Осевая деформация структуры подложка-пленка

Характерная особенность технологии производства ПИМС - необходимость шрования структур подложка-пленка. Так как пленка и подложка раздичают-тзическими свойствами, а структура формируется при высоких температурах, бежно такое равновесное состояние структуры (после ее изготовления), кото-.шределяется ее изгибом и осевой деформацией. Изменение геометрических метров структур приводит к ухудшению качесгва фоюлиюграфии из-за не-ой передачи заданных фотошаблоном размеров и плохого совмещения топо-ческих рисунков.

В связи с увеличением диаметра подложек, уменьшением размера элемен-ьИС и СБИС возрастает также значимость проблемы осевой деформации. К г же, в современных установках контактного экспонирования изгиб структур

.19 Типичная интерферотрамча ле- Рис 20 Зависимости абсолютных величии кчапионпот рельефа структур пол- осевой деформации верхнего волокна

ска-пленка вьшрямленных подложек от толщины

осажденных пленок для (1):дтя N. (2)

•аняется путем их выпрямления с помощью вакуумных присосов. При этом тодается осевая деформация верхнего волокна пленки, расположенной на по-;ности подложки.

Эксперименты но определению изгиба структур проводились на подле монокристаллического кремния марки КЭФ-7,5 О.м-см с ориентацией (111), рые перед осаждением пленок подвергались динамическом}' травлению в ном растворе HF с последующей промывкой в деионизированной воде. Дл следования отбирались плоскопараллельные подложки без начального из Диаметр подложек 76 мм, толщина 400 мкм. Пленки Si02 выращивались тер? ским окислением при 1200°С в следующих режимах: в сухом кислороде в течение 10 мин; во влажном кислороде; в сухом кислороде в течение 10 мин.

Для получения пленок SiO: разной толщины варьировалось время ок: ния во влажном кислороде. Перед измерением изгибов структур окисел с о ной стороны кремниевой подложки удалялся в HF, при этом лредварительн цевая сторона структур защишалась пленкой фоторезиста. Пленки Si3N4 ос; лись пиролитическим способом из смеси SiH4-NH;,-H2 при 1000 °С.

Изгибы структур после выращивания пленок измерялись с помощью л ною интерферометра с призмой полного внутреннего отражения. Чувстви ность интерферометра 1.2 мкм"1. Все исследованные структуры с выращеш на поверхности пленками имели сферическую форму деформационного рел) типичная интерферограмма которой представлена на рис. 19.

На рис. 20 приведены зависимости абсолютных величин осевой дефс шш верхнего волокна подложек А1в от толщины,осажденных пленок. При следует отметить, что в случае пленок Si02 верхнее волокно подложек испьп ет растяжение, а при наличии пленок Si3N4 - сжатие. Это связано стем,- v; пленках Si02 возникают сжимающие напряжения,-а в пленках Si,N4 напряж являются растягивающими. Как следует из рис.Ж:с увеличением толщины нок Д/.„ линейно возрастает. При фикеированных'значениях толщины осева. формация подложек с пленками Si>N4 всегда больше, чем у структур подле пленка SiOz. Видно также, что в случае толстых пленок осевая деформация ложек, соизмерима с допусками совмещения, а для субмикронных размеров ментов превышает допуски на точность совмещения топологических рису слоев БИС. Это свидетельствует о необходимости учета осевой деформ структур подложка-пленка при больших диаметрах подложек и больших то. нах пленок как на стадии опытно-конструкторских работ, так и в опытном i рийном производстве БИС.

Выводы

1. Предложено новое направление в конструировании и технологии Б1 СБИС - "Конструирование подложек БИС".

2. Показано, что конструирование подложек БИС должно начинаться с ■труирования исходного материала монокристаллических слитков кремния, рмулированы общие требования к монокристаллическому кремнию, исполь-:ому для различных конструктивно-технологических методов проектирования тодложек, так и микросхем различной степени интеграции.

3. Исследованы различные методы внутреннего собственного гетгерирова-

В результате предложен оптимальный для KMOII БИС технологический

iecc формирования геттерного слоя в средней части подложки, который обес-гвает получение на рабочей поверхности подложки бездефектного слоя юлой 40...50 мкм.

4. Обосновано понятие "мощность геттера", характеризующее поглоща-ную способность структурных дефектов кристалла геттерной областью.

5. Проведено исследование деформации подложек с диэлектрической изо-юй элементов слоем двуокиси кремния (КСДИ) на различных этапах их изго-¡ения. Показано, что максимальный вклад эффекта Тваймана в деформацию : подложек проявляется на этапе полировки монокристалла кремния. Для кения деформаций необходимо увеличивать толщину и обеспечить симмет-юсть обработки обеих поверхностей подложки.

6. Предложен метод устранения деформации подложек КСДИ путем фор-ования на обратной поверхности подложки слоя пористого кремния, который, ¡ляясь при проведении процессов формирования микросхемы, обеспечиваем рямденис подложки.

7. Предложен метод комбинированной изоляции элементов БИС в под-ке, являющийся аналогом изоляции тина "изопланар", который основан на ло-,ном травлении кремния (формирование локальных областей пористого крем-I с последующим их окислением.

8. Экспериментально исследовано напряженно-деформированное состоя-структуры монокристаллическая подложка кремния — пленка двуокиси крем- пленка поликристаллического кремния, имеющей широкое применение в юлогии МОП БИС. Показано, что как в пленках окислов на поликремнии, так ьтенках иоликремния наблюдаются значительные напряжения сжатия.

9. Получена формула для расчета осевой деформации структур подложка -жа в системах монокристаллический кремний - двуокись кремния и монокри-лический кремний - нитрид кремния с различной толщиной пленок двуокиси шия и нитрида кремния. Показано, что осевая деформация верхнего волокна гки может превышать допуски топологических рисунков при проведении про-;ов фотолитографии в производстве БИС и СБИС. Указано на необходимость га этих деформаций при проектировании и изготовлении БИС и СБИС.

6. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Показано, что успешное развитие основных направлений полупров< ковой интегральной микроэлектроники: увеличение степени интеграции, I шение процента выхода и надежности БИС, связано с решением проблемы д< тообразования как в исходном монокристаллическом кремнии, так и в локал областях подложек при формировании элементов микросхем.

' ::: ¿.'Проведены исследования процессов дефектообразования на всех э: технологического процесса изготовления БИС. Показано, что важное зна1 иМекуг дефекты, образовавшиеся при выращивании монокристаллических сл! ' кремния и режимов их охлаждения в процессе роста.

3. Определены основные закономерности формирования структурны : фектов, как при охлаждении слитков, так и при последующих термообраб<

монокристаллов; выделены те температурные области, в которых проис; " наиболее интенсивные и важные трансформации кристаллических дефектов.

4. Проведены экспериментальные исследования методов внутреннего ственного геттерирования, которые позволили разработать технологический цесс формирования геттерирующих областей в подложках БИС и СБИС. Вве

'1 понятие "мощность геттера", характеризующее поглощательную способност! терной области на протяжении всего цикла изготовления БИС.

5. Проведены теоретические и экспериментальные исследования ано;: травления монокристаллического кремния, которые позволили вьмвлять с турные дефекты в монокристаллах кремния, снижать влияние дефектов на ] тоспособность полупроводниковых структур, локализовать анодное травлени

"Чем введения дефектов в монокристаллические подложки и управлять дефс " цйе'й подложек БИС.

' '' ' 6. Проведены теоретические и экспериментальные исследования н< женно-деформированного состояния систем монокристаллическая подле плёнка БЮг-пленка поликремния и монокристаллическая подложка-пленка ! плёнка которые находят широкое применение в технологии БИС. Пока '! что при конструировании и изготовлении БИС необходимо учитывать напря ' но-деформированное состояние этих систем.

8. На этапе развития полупроводниковой интегральной микроэлектро проведен комплекс исследований, обеспечивший разработку оптимальных а период технологических процессов и методов, с помощью которых были раз; : таны первые отечественные интегральные полупроводниковые элементы - х ные матрицы ИДМ и ИДМА и миниатюрные магнитные ЗУ типа «Куб-2» и « 3» с диодными дешифраторами на основе этих матриц, а также МОП ИС и " корпусные интегральные микросхемы со столбиковыми объемными выводам)

8. Проведены экспериментальные исследования кристаллизации из раство->асплавов при изготовлении полупроводниковых приборов и гетероструктур нове твердых растворов Л1чОа,.ч5Ь. Усовершенствован и внедрен в серийное зводство процссс кристаллизации германия из раствора-расплава германия в н, обеспечивший повышение процента выхода годных германиевых р-п-р шеторов и существенное улучшение их электрических параметров. Разрабо-гехнологический процесс получения многослойных эмиттеров в системе

который обеспечил получение многослойных структур для гетеролазе-улучшепными излучательными характеристиками.

9. Результаты исследований дефектообразования в технологии БИС легли в зу программ новых дисциплин на кафедре проектирования компьютерных :м: "Технология БИС" и "Физика отказов и надежность БИС", которые чига-студентам 5 курса.

ПРИОРИТЕТ на разработанные способы решения проблем, связанных с чением полупроводниковых интегральных устройств, созданием методов

чтетвпя на структурные дефекты в кремнии и снижения их влияния на иара-ы и выход годных БИС защищен 13 авторскими свидетельствами и актами эмиссий по приемке НИР и ОКР, выполнявшимися под руководством автора.

7. ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКРОВАННЫ РАБОТЫ

АВТОРА

Монография:

М1. Р.А.Гаврилов, А.М.Скворцов, Технология производства полупровод вых приборов. - ЛдЭнергия, 1968, 240с, тир.25000 экз.

Учебные пособия:

У1. Р.А.Гаврилов, А.М.Скворцов. Основы физики полупроводников. Уч пособие для техникумов. - М.: Машиностроение, 1966,288с., тир.35000 экз.

У2. С. А. Майоров, А. М. Скворцов. Технология производства вычисл! . ных машин. Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1973, 376с. 20000 экз.

Авторские свидетельства: А1. С.И.Крейнин, Р.А.Лашевский, М.Н.Максимов, Н.В.Рабкина, В.Е.Хг

A.М.Скворцов, Л.М.Норкин. Запоминающее устройство. N 184935. Приори: 20.05.1965г.

А2. А.М.Скворцов, Л.М.Норкин. Диодный дешифратор. N 231608. БИ Приоритет от 20.11.1967г.

АЗ. А.М.Скворцов, В.Е.Хавкин, Л.М.Норкин, М.Н.Кайдановская. Устро для коммутации адресных токов. N 266836. БИ И 12, 01.04.1970г. Приорит 05.02.1969 г.

А4. Ф.Г.Старос, А.Л.Харинский, В.Я.Кузнецов, А.М.Скворцов, Л.М.Но Способ сборки интегрального микроузла. N 327888. Приоритет от 07.10.1969 А5. А.М.Скворцов, М.Н.Кайдановская, В.В.Цветков, Л.М.Норкин, В.А.Е1 Диодный блок. N 377915. Б^ 18, 1973 г.

А6. А.М.Скворцов, Ю.В.Беленький, Г.И.Берлинков, И.С.Гальп

B.В.Цветков, Л.М.Норкин. МДП-интегральная схема. N484800. БИЫ 11,197 А7. Г.Е.Айвазян, Г.К.Мороз, Г.А.Петухов, А.М.Скворцов, В.А.Шелешт

И.Я.Шапиро. Способ изготовления полупроводниковых КМОП-структу 835266. Приоритет от 07.04.1980г.

А8. Г.Е.Айвазян, Г.К.Мороз, Г.А.Петухов, А.М.Скворцов, В.А.Шеленш* И.Я.Шапиро. Способ изготовления полупроводниковых структур. N 102 Приоритет от 27.11.1981 г.

А9. Г.К.Мороз, В.И.Прохоров, А.М.Скворцов. Способ выявления элект ски активных дефектов в кремнии. N 1111632. Приоритет от 20.12.1982г.

ilO. Г.К.Мороз, Л.М.Скворцов, Т.К.Айвазян, Г.А.Петухов. Способ определе-¡'лубпны дефектного слоя на поверхности монокристаллических кремниевых тин п-типа. N 1118223. Приоритет от 06.06.1983г.

U1. Г.К.Мороз, В.И.Прохоров, A.M.Скворцов, Б.Н.Шевченко, .Федорович. Способ изготовления полупроводниковых приборов. N 1155127.

тритег or 05.10.1983г.

V12. Г.К.Мороз, В.И.Прохоров, К.В.Санин, А.М.Скворцов. Способ изготовле-гонких полупроводниковых пластин. N 1347797. Приоритет от 04.10.1985г. U3. Г.F..Айвазян, I .А.Петухов, А.М.Скворцов. Способ изготовления подло-для интегральных схем с диэлектрической изоляцией. N 1395050'. Приоритет 7.02.1986г.

Брошюры:

>1. А.М.Скворцов. Применение бескорпусных активных элементов и инте-ьных схем в гибридно-пленочных микросхемах. - Л.: ЛДНТП, 1982, 28с., 3200 экз. ' " "

52. А.М.Скворцов. Производственная и эксплуатационная надежность полу-юдпиковых микросхем. - JL: ЛДНТП, 1985, 28с., тир.3300 экз.

Учебные пособия апутривузовского издания: /В1. А.М.Скворцов. Производство полупроводниковых интегральных (твер-) схем. Под ред. проф. С. А. Майорова,- JI.: ЛИТМО, 1966, 139с., тир.550 экз. yrB2. А. М. Скворцов. Дефектообразование и надежность интегральных схем. -ГИТМО, 1984, 72с., тир.250 экз.

УВЗ. А.М.Скворцов. Физика отказов и надежность БИС.- J1.: ЛИТМО, 1987, тпр.ЗООэкз.

УВ4. К. В. Санин, А. М. Скворцов. Технология БИС микропроцессоров и мик-JM. - Л.: ЛИТМО, 1988, 102с., тир.300 экз. . .

УВ5. А. М. Скворцов. Технология микросхем и элементов ЭВА.- Л.: ЛИТМО, 3, 83с., тир.300 экз.

УВ6. А.М.Скворцов. Технология микросхем. Лабораторный практикум по :у "Технология микросхем и элементов ЭВА",- Л.: ЛИТМО, 1980. 68с., тир.300

УВ7. А.М.Скворцов, В.Н.Баушев. Технология микросхем. Лабораторный ктикум по курсу "Технология микросхем и элементов ЭВА"- Л.: ЛИТМО, О, 79с., тир. 300 экз.

УВ8. А.М.Скворцов. Технология микросхем и элементов ЭВА. Конспект лек-,-Л.: ЛИТМО, 1981, 52с., тир.300 экз.

УВ9. А. М. Скворцов. Технология толстогшеночных ГИ.С,- Л.-. ЛИТМО, 1 49с., тир.280 экз.

Публикации:

П1. А. М. Скворцов, Э. А. Одинцова, Л. А. Житкова, М. С. Динабург. Пол ние микро-рисунка в напыленных слоях алюминия фотолитографическим сп бом.//Вопросы радиоэлектроники, Сер. III. Детали и компоненты аппарату 1965, вып.6, с.60-65.

' П2. А.М.Скворцов, М.Н.Кайдановская, В.В.Цветков. Интегральная дио; сборка для запоминающих устройств.//Известия высших учебных заведе] Приборостроение. 1968, т.Х1, N 2, с.70-75.

ПЗ. А.М.Скворцов, В.В.Цветков, Н.Г.Хрусталева, М.А.Руба; Г.И.Берлинков, Л.В.Трипольникова. Кремневые полевые транзисторы с изол! ванным затвором. //Вопросы радиоэлектроники. Сер.6. Микроэлектроника. 1! вып.5, с.60-84.

П4. А.М.Скворцов, В.В.Цветков, М.Н.Кайдановская, Н.С.Щелкунова. Пс шение быстродействия планарных диодов методом локальной диффузии зс та.//Электронная техника, Сер.6. Микроэлектроника. 1968, вып.6(14), с.53-56.

П5! А.С.Ухарская, Л.М.Норкин, Ю.В.Беленький, А.М.Скворцов. Интеграль кремниевая диодная сборка для запоминающих устройств.//Электронная техн) Сер.6. Микроэлектроника. 1968, вып.6(14), с.61-70.

П6. М.Н.Кайдановская, В.В.Цветков, Н.С.Щелкунова, А.М.Скворцов. Тех логия импульсного диода для запоминающих устройств.//Электронная техи Сер.6. Микроэлектроника. 1968, вып.6(14), с.71-81.

П7. А.М.Скворцов. Основные тенденции развития МОП-интегральных схе Электронная техника. Сер.6. Микроэлектроника. 1969, вып.6, с.3-9.

П8. А.М.Скворцов, И.Л.Зарецкий, Л.М.Норкин. О некоторых аспектах прс тирования и изготовления больших интегральных схем на МОП-транзисторах запоминающих устройств.//Электронная техника. Сер.6. Микроэлектроника. И вып.5. (26), с.180-185.

П9. А.М.Скворцов, Н.В.Щетинина. Интегральная диодная матрица с обн анодом. //Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 1971, т.ХП 1, с.69-73. Личный вклад - разработка конструкции ИДМ.

П10. В.Р.Галкин, Б.ИМихайлов, Н.М.Русакова, А.М.Скворцов, В.М.Шил* Темдературная нестабильность параметров полупроводникового гиратора комплементарных МДП - структурах.//Электронная техника. Сер.5. Радиодетал радиокомпоненты. 1978, вып.6, с. 14-19.

П11. Г.В.Дубровский, А.М.Скворцов, В.И.Соболевский, Ю.В.Швалев. Мне кристальные полупроводниковые ОЗУ .//Материалы краткосрочного семин

струированис и производство запоминающих ус тропов". Л.: ЛДГГГГ1, 1978. 76.

[12. Г. К. Мороз, А. М. Скворцов, Л. П. Сорокина. Получение МОП - структу-использованием разделительных слоев двуокиси кремния, изготовленных на ве пористого кремния./Материалы краткосрочного семинара "Перспектив-уирашсния в технологии радиоапиаратостроения". - Л.: ЛДНТП, 1979, с.22-

ПЗ. Г.А.Пстухоз, Л.Ф.Порфирьев. А.М.Скворцов. К вопросу о микроэлектро-

и новых требованиях к подготовке инженеров./ТЭлектросвязь, 1980, N 9, 59.

114. В.А.Елюхин, С.Ю.Карпов, Е.Л.Портной, А.М.Скворцов, Л.П.Сорокина. ;таллизация твердых растворов А1хОа,.х5Ь.// Ж'ГФ, 1980, т.50, вып.4, с.888-

115. Г. К. Мороз, А. М. Скворцов, Л.П.Сорокина; Ю.В.Швалев, Изучение ха-еристик пористого кремния при окислении.//Вопросы радиоэлектроники. "Технология производства и оборудование", 1980, вып. I, с. 19-25,

116. Г. К. Мороз, А. М. Скворцов. Особенности анодного травления кремния па. //Сб."Интеграция и нетермическая стимуляция процессов микроэлектро-I"- Мл МИЭТ, 1981, с. 19-25.

117. I". Е. Айвазян, Г.К.Мороз, А.М.Скворцов. Деформация пластин при изго-епии К-МОП интегральных схем.//Сб."Прогрессивные ]ехнологическис про-ы в производстве радиоэлектронной аппаратуры".-Л.:ЛДНГП, 1982, с.8-12.

118. Г\ К. Айвазян, Т. Г. Алкснис, А. М. Скворцов. Исследование механиче-I прочности полупроводниковых пластин с диэлектрической изоляци-Сб."Прогрессивные технологические .процессы в. производстве радиоэлек-пюй аппаратуры".- Л.: ЛДНТП. 1982, с.13-18.

119. Г. Е. Айвазян, А. М. Скворцов. Аномальные деформации в системе поли-;таллический кремний - термическая пленка диоксида кремния.//Тезисы док-I на VI Всесоюзной конференции по процессам роста и синтеза кристаллов и ток. Тезисы докладов, т.2, Новосибирск, 1982, сЛ 12-113.

120. Г. Е. Айвазян, Т. Г. Алкснис, А. М. Скворцов. Исследование деформаций сих пластин с помощью иризменного интерферометра.//Тезисы докладов IV ;оюзного семинара по оптико-геометрическим методам исследования дефор-ий и напряжений и их стандартизация. - Горький, 1982, с.148-149.

1121. А. М. Скворцов, Л.П.Сорокина. Особенности процесса жидкостной эпи-:ии в системе твердых растворов А1хОа,.х8Ь.//Известия высших учебных завези. Приборостроение. 1982, т.25, вып.9, с.91-95.

П22. А. Г. Брагинская, В. А. Елюхин, М. И. Неменов, Е. Л. Портной, А. М. орцов, Л. П. Сорокина. О возможности уменьшения деформаций в геттерост-

руктурах.//Тезисы докладов III Всесоюзной конференции по физическим проце! сам в полупроводниковых геттероструктурах. Одесса, 1982, с.29-30.

П23. Г. Е. Айвазян, А. М. Скворцов. Интерференционное измерение неплоскс стности КСДИ пластин после механических обработок.//Тезисы докладов Всесс юзной конференции по измерению и контролю при автоматизации производи венных процессов. Ч.Н. Барнаул, 1982, с.223-224.

П24. Г. Е. Айвазян, А. М. Скворцов. Определение деформации пластин пр высокотемпературных процессах изготовления ИС.//Тезисы докладов отраслево научно-технической конференции "Пути создания интегральных цифровых сете связи",- Л.: ЦОНТИ "ЭКОС", 1983, с.255-257.

П25. Г. Е. Айвазян, А. М. Скворцов, Н. М. Балков. Измерение сложных д< формаций КСДИ пластин.//Л., 1982, 9с.-Рукопись представлена ЛИТМО. Деп. в ВИНИТИ 20.01.1983, N333-83.

П26. Н. Е. Приходько, А.М.Скворцов, Н.М.Храменкова, В.Н.Яковлева. Ис пользование пленкообразующих растворов для защиты бескорпусных интеграл! ных схем с объемными столбиковыми выводамиУ/Вопросы радиоэлектронию Сер."Технология производства и оборудование". 1979, вып.З, с.74-82.

П27. С. Е. Захарова, Г.К.Мороз, С.М.Поляков, А.М.Скворцов, Л.П.Сорокин; Структурные особенности пленок пористого кремния./УВопросы радиоэлектрот ки. Сер. "Технология производства и оборудование", 1979, вып.З, с.82-89.

П28. А. Г. Брагинская, И.А.Елюхин, В.ИЛСучинский, М.И.Немено! Е.Л.Портной, А.М.Скворцов, Л.П.Сорокина. Особенности поляризации когерент ного излучения, генерируемого в многослойных гетероструктурах.// ЖТФ, 198: т.53, вып.9, с.1843-1845.

П29. А.М.Скворцов. Надежность и дефектообразование в полупроводниковы интегральных схемах.//Техника средств связи. Сер."Микроэлектронная аппарат) ра", 1982. вып.1(3), с.97-103.

П30. Г.Е.Айвазян, А.М.Скворцов. Контроль деформации кремниевых структу с диэлектрической изоляцией.//Электронная техника. Сер.8. Управление качесз вом, стандартизация, метрология, испытания. 1983. вып.4(103), с.47-48.

ПЗ1. Г. К. Мороз, В. И. Прохоров, А. М. Скворцов. Выявление электрическ активных дефектов, возникающих в кремнии при производстве БИС. // Тезии докладов 24-й научно-технической конференции «Пути создания интегральны цифровых сетей связи», Л. ЛНПО «Красная заря», 1983, с. 254.

П32. Г.Е.Айвазян, А.М.Скворцов. Механические напряжения и деформации системе поликремний окисел.//Электронная техника. Сер.З. Микроэлектроника 1983, вып.3(105), с.74-77.

ПЗЗ. Г.Е.Айвазян, А.М.Скворцов. Осевая деформация структуры подложка пленка. //Электронная техника. Сер.3(123), с.107-111.

14. Т.К.Алкснис, А.В.Жукова, Н.С.Кармановский, А.М.Скворцов, оловьева. Деформации и напряжения в кремниевых пластинах при изготов-МОП ИС.//Тезисы докладов отраслевой научно-практической конференции усовершенствования сетей и комплексов технических средств связи" - Л.: ная заря", 1989, с. 213-215.

!5. И.А.Смолин, А.М.Скворцов. Пробой подзатворных слоев двуокиси 1ия над сильно легированными областями в МОП ИС.//Тезисы докладов 29 о-техпической конференции ГИМО. Проектирование и технология компыо-IX систем. С.-Петербург.: ГИТМО, 1997, с.16.

56. А.М.Скворцов, И.А.Смолин. Дефекты, влияющие на прочность слоев иси кремния в МОП ИС.//Тезисы докладов 29 научно-технической конфе-[и ГИТМО. Проектирование и технология элементов компьютерных систам. тербург.: ГИТМО,: ГИТМО,1997, с. 17.

37. А.М.Скворцов, К.О.Ткачев. Методы контроля техпроцесса получения двуокиси кремния в производстве МОП ИС.//Тезисы докладов 29 научно-

(ческой конференции ГИТМО. Проектирование и технология элементов ьютерных систем. С.-Петербург.: ГИТМО, 1997, с. 18.

38. К.О.Ткачев, А.М.Скворцов. Автоматизация методов контроля структуры шй-двуокись кремния в технологии МОП ИС.//Тезисьт докладов 29 научно-[ческой конференции ГИТМО. Проектирование и технология элементов ыотерных систем. С.-Петербург, 1997, с. 19.

39. А.М.Скворцов, И.А.Смолин. Влияние структурных дефектов подложки юбивные напряжения тонких слоев термической двуокиси кремния.//Тезисы 1Дов межвузовкого научно-технического семинара с международным участи-\втоматизация проектирования, технология элементов и узлов компыотер-:истем". С.-Петербург.: ГИТМО, 1998, с.18-19.

[40. А.М.Скворцов, С.В.Яковлева. Геттерирование дефектов при изготовле-КМОП-интегральных схем.//Тезисы докладов межвузовского научно-тческого семинара с международным участием "Автоматизация проектиро-я, технология элементов и узлов компьютерных систем". С.-Петербург.: ViO, 1998, с. 19-20.

[41. А. М. Скворцов. Проблемы конструирования подложек полупроводнико-ИС.// Тезисы докладов XXX научно-технической конеренции профессорско-одавательского состава ГИТМО (Технического университета), С.-Пб, 1999, с.

6. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Показано, что успешное развитие основных направлений полупроводниковой интегральной микроэлектроники: увеличение степени интеграции, повышение процента выхода и надежности БИС, связано с решением проблемы дефек-тообразования как в исходном монокристаллическом кремнии, так и в локальных областях подложек при формировании элементов микросхем.

2. Проведены исследования процессов дефектообразования на всех этапах технологического процесса изготовления БИС. Показано, что важное значение имеют дефекты, образовавшиеся при выращивании монокристаллических слитков кремния и режимов их охлаждения в процессе роста.

3. Определены основные закономерности формирования структурных дефектов, как при охлаждении слитков, так и при последующих термообработках монокристаллов; выделены те температурные области, в которых происходят наиболее интенсивные и важные трансформации кристаллических дефектов.

4. Проведены экспериментальные исследования методов внутреннего собственного геттерирования, которые позволили разработать технологический процесс формирования геттерирующих областей в подложках БИС и СБИС. Введено понятие "мощность геттера", характеризующее поглощательную способность гет-терной области на протяжении всего цикла изготовления БИС.

5. Проведены теоретические и экспериментальные исследования анодного травления монокристаллического кремния, которые позволили выявлять структурные дефекты в монокристаллах кремния, снижать влияние дефектов на работоспособность полупроводниковых структур, локализовать анодное травление путем введения дефектов в монокристаллические подложки и управлять деформацией подложек БИС.

6. Проведены теоретические и экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния систем монокристаллическая подложка-пленка 8Ю2-пленка поликремния и монокристаллическая подложка-пленка 8Ю2-пленка 813Ы4, которые находят широкое применение в технологии БИС. Показано, что при конструировании и изготовлении БИС необходимо учитывать напряженно-деформированное состояние этих систем.

8. На этапе развития полупроводниковой интегральной микроэлектроники проведен комплекс исследований, обеспечивший разработку оптимальных на тот период технологических процессов и методов, с помощью которых были разработаны первые отечественные интегральные полупроводниковые элементы - диодные матрицы ИДМ и ИДМА и миниатюрные магнитные ЗУ типа «Куб-2» и «Куб-3» с диодными дешифраторами на основе этих матриц, а также МОП ИС и бескорпусные интегральные микросхемы со столбиковыми объемными выводами.

8. Проведены экспериментальные исследования кристаллизации из растворов-расплавов при изготовлении полупроводниковых приборов и гетероструктур на основе твердых растворов А1хОа1.х8Ь. Усовершенствован и внедрен в серийное производство процесс кристаллизации германия из раствора-расплава германия в индии, обеспечивший повышение процента выхода годных германиевых р-п-р транзисторов и существенное улучшение их электрических параметров. Разработан технологический процесс получения многослойных эмиттеров в системе А1хОа,х8Ь, который обеспечил получение многослойных структур для гетеролазе-ров с улучшенными излучательными характеристиками.

9. Результаты исследований дефектообразования в технологии БИС легли в основу программ новых дисциплин на кафедре проектирования компьютерных систем: "Технология БИС" и "Физика отказов и надежность БИС", которые читаются студентам 5 курса.

ПРИОРИТЕТ на разработанные способы решения проблем, связанных с получением полупроводниковых интегральных устройств, созданием методов воздействия на структурные дефекты в кремнии и снижения их влияния на параметры и выход годных БИС защищен 13 авторскими свидетельствами и актами Госкомиссий по приемке НИР и ОКР, выполнявшимися под руководством автора.

7. ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКРОВАННЫ РАБОТЫ

АВТОРА

Монография:

М1. Р.А.Гаврилов, А.М.Скворцов, Технология производства полупроводниковых приборов. - Л.:Энергия,1968, 240с, тир.25000 экз.

Учебные пособия:

У1. Р.А.Гаврилов, А.М.Скворцов. Основы физики полупроводников. Учебное пособие для техникумов. - М.: Машиностроение, 1966, 288с., тир.35000 экз.

У2. С. А. Майоров, А. М. Скворцов. Технология производства вычислительных машин. Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1973, 376с., тир. 20000 экз.

Авторские свидетельства:

А1. С.И.Крейнин, Р.А.Лашевский, М.Н.Максимов, Н.В.Рабкина, В.Е.Хавкин,

A.М.Скворцов, Л.М.Норкин. Запоминающее устройство. N 184935. Приоритет от 20.05.1965г.

А2. А.М.Скворцов, Л.М.Норкин. Диодный дешифратор. N 231608. БИ N 36. Приоритет от 20.11.1967г.

АЗ. А.М.Скворцов, В.Е.Хавкин, Л.М.Норкин, М.Н.Кайдановская. Устройство для коммутации адресных токов. N 266836. БИ N 12, 01.04.1970г. Приоритет от 05.02.1969 г.

А4. Ф.Г.Старос, А.Л.Харинский, В.Я.Кузнецов, А.М.Скворцов, Л.М.Норкин. Способ сборки интегрального микроузла. N 327888. Приоритет от 07.10.1969 г.

А5. А.М.Скворцов, М.Н.Кайдановская, В.В.Цветков, Л.М.Норкин, В.А.Егоров. Диодный блок. N 377915. БИК 18, 1973 г.

А6. А.М.Скворцов, Ю.В.Беленький, Г.И.Берлинков, И.С.Гальперин,

B.В.Цветков, Л.М.Норкин. МДП-интегральная схема. N 484800. БИИ 11, 1975г. А7. Г.Е.Айвазян, Г.К.Мороз, Г.А.Петухов, А.М.Скворцов, В.А.Шеленшкевич,

И.Я.Шапиро. Способ изготовления полупроводниковых КМОП-структур. N 835266. Приоритет от 07.04.1980г.

А8. Г.Е.Айвазян, Г.К.Мороз, Г.А.Петухов, А.М.Скворцов, В.А.Шеленшкевич, И.Я.Шапиро. Способ изготовления полупроводниковых структур. N 1028206. Приоритет от 27.11.1981 г.

А9. Г.К.Мороз, В.И.Прохоров, А.М.Скворцов. Способ выявления электрически активных дефектов в кремнии. N 1111632. Приоритет от 20.12.1982г.

А10. Г.К.Мороз, А.М.Скворцов, Г.Е.Айвазян, Г.А.Петухов. Способ определения глубины дефектного слоя на поверхности монокристаллических кремниевых пластин п-типа. N 1118223. Приоритет от 06.06.1983г.

All. Г.К.Мороз, В.И.Прохоров, А.М.Скворцов, Б.Н.Шевченко, Ю.В.Федорович. Способ изготовления полупроводниковых приборов. N 1155127. Приоритет от 05.10.1983г.

А12. Г.К.Мороз, В.И.Прохоров, К.В.Санин, А.М.Скворцов. Способ изготовления тонких полупроводниковых пластин. N 1347797. Приоритет от 04.10.1985г.

А13. Г.Е.Айвазян, Г.А.Петухов, А.М.Скворцов. Способ изготовления подложек для интегральных схем с диэлектрической изоляцией. N 1395050. Приоритет от 17.02.1986г.

Брошюры:

Б1. А.М.Скворцов. Применение бескорпусных активных элементов и интегральных схем в гибридно-пленочных микросхемах. - JL: ЛДНТП, 1982, 28с., тир.3200 экз.

Б2. А.М.Скворцов. Производственная и эксплуатационная надежность полупроводниковых микросхем. - JL: ЛДНТП, 1985, 28с., тир.3300 экз.

Учебные пособия внутривузовского издания:

УВ1. А.М.Скворцов. Производство полупроводниковых интегральных (твердых) схем. Под ред. проф. С. А. Майорова.- Л.: ЛИТМО, 1966, 139с., тир.550 экз.

УВ2. А. М. Скворцов. Дефектообразование и надежность интегральных схем. -Л.:ЛИТМО, 1984, 72с., тир.250 экз.

УВЗ. А.М.Скворцов. Физика отказов и надежность БИС.- Л.: ЛИТМО, 1987, 99с. тир.300 экз.

УВ4. К. В. Санин, А. М. Скворцов. Технология БИС микропроцессоров и микроэвм. - Л.: ЛИТМО, 1988, 102с., тир.ЗОО экз.

УВ5. А. М. Скворцов. Технология микросхем и элементов ЭВА,- Л.: ЛИТМО, 1978, 83с., тир.ЗОО экз.

УВ6. А.М.Скворцов. Технология микросхем. Лабораторный практикум по курсу "Технология микросхем и элементов ЭВА".- Л.: ЛИТМО, 1980, 68с., тир.ЗОО экз.

УВ7. А.М.Скворцов, В.Н.Баушев. Технология микросхем. Лабораторный практикум по курсу "Технология микросхем и элементов ЭВА"- Л.: ЛИТМО, 1980, 79с., тир. 300 экз.

УВ8. А.М.Скворцов. Технология микросхем и элементов ЭВА. Конспект лек-ций.-Л.: ЛИТМО, 1981, 52с, тир.ЗОО экз.

УВ9. А. М. Скворцов. Технология толстопленочных ГИС.- Д.: ЛИТМО, 1982, 49с., тир.280 экз.

Публикации:

П1. А. М. Скворцов, Э. А. Одинцова, JI. А. Житкова, М. С. Динабург. Получение микро-рисунка в напыленных слоях алюминия фотолитографическим спосо-бом.//Вопросы радиоэлектроники, Сер. III. Детали и компоненты аппаратуры. 1965, вып.6, с.60-65.

П2. А.М.Скворцов, М.Н.Кайдановская, В.В.Цветков. Интегральная диодная сборка для запоминающих устройств.//Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 1968, T.XI, N 2, с.70-75.

ПЗ. А.М.Скворцов, В.В.Цветков, Н.Г.Хрусталева, М.А.Рубахин, Г.И.Берлинков, Л.В.Трипольникова. Кремневые полевые транзисторы с изолированным затвором. //Вопросы радиоэлектроники. Сер.6. Микроэлектроника. 1967, вып.5, с.60-84.

П4. А.М.Скворцов, В.В.Цветков, М.Н.Кайдановская, Н.С.Щелкунова. Повышение быстродействия планарных диодов методом локальной диффузии золо-та.//Электронная техника, Сер.6. Микроэлектроника. 1968, вып.6(14), с.53-56.

П5. А.С.Ухарская, Л.М.Норкин, Ю.В.Беленький, А.М.Скворцов. Интегральная кремниевая диодная сборка для запоминающих устройств.//Электронная техника. Сер.6. Микроэлектроника. 1968, вып.6(14), с.61-70.

П6. М.Н.Кайдановская, В.В.Цветков, Н.С.Щелкунова, А.М.Скворцов. Технология импульсного диода для запоминающих устройств.Юлектронная техника. Сер.6. Микроэлектроника. 1968, вып.6(14), с.71-81.

П7. А.М.Скворцов. Основные тенденции развития МОП-интегральных схем.// Электронная техника. Сер.6. Микроэлектроника. 1969, вып.6, с.3-9.

П8. А.М.Скворцов, И.Л.Зарецкий, Л.М.Норкин. О некоторых аспектах проектирования и изготовления больших интегральных схем на МОП-транзисторах для запоминающих устройств.//Электронная техника. Сер.6. Микроэлектроника. 1970, вып.5 (26), с. 180-185.

П9. А.М.Скворцов, Н.В.Щетинина. Интегральная диодная матрица с общим анодом. //Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 1971, t.XII, N 1, с.69-73. Личный вклад - разработка конструкции ИДМ.

П10. В.Р.Галкин, Б.И.Михайлов, Н.М.Русакова, А.М.Скворцов, В.М.Шилков. Температурная нестабильность параметров полупроводникового гиратора на комплементарных МДП - структурах.//Электронная техника. Сер.5. Радиодетали и радиокомпоненты. 1978, вып.6, с. 14-19.

П11. Г.В.Дубровский, А.М.Скворцов, В.И.Соболевский, Ю.В.Швалев. Многокристальные полупроводниковые ОЗУ .//Материалы краткосрочного семинара

Конструирование и производство запоминающих устройств". Л.: ЛДНТП, 1978, с.74-76.

П12. Г. К. Мороз, А. М. Скворцов, Л. П. Сорокина. Получение МОП - структуры с использованием разделительных слоев двуокиси кремния, изготовленных на основе пористого кремния.//Материалы краткосрочного семинара "Перспективные управления в технологии радиоаппаратостроения". - Л.: ЛДНТП, 1979, с.22-26.

П13. Г.А.Петухов, Л.Ф.Порфирьев, А.М.Скворцов. К вопросу о микроэлектронике и новых требованиях к подготовке инженеров.Юлектросвязь, 1980, N 9, с.56-59.

П14. В.А.Елюхин, С.Ю.Карпов, Е.Л.Портной, А.М.Скворцов, Л.П.Сорокина. Кристаллизация твердых растворов А1хОа1.х8Ь.// ЖТФ, 1980, т.50, вып.4, с.888-890.

П15. Г. К. Мороз, А. М. Скворцов, Л.П.Сорокина, Ю.В.Швалев. Изучение характеристик пористого кремния при окислении.//Вопросы радиоэлектроники. Сер. "Технология производства и оборудование", 1980, вып. I, с. 19-25.

П16. Г. К. Мороз, А. М. Скворцов. Особенности анодного травления кремния п-типа. //Сб. "Интеграция и нетермическая стимуляция процессов микроэлектроники"- М.: МИЭТ, 1981, с. 19-25.

П17. Г. Е. Айвазян, Г.К.Мороз, А.М.Скворцов. Деформация пластин при изготовлении К-МОП интегральных схем.//Сб."Прогрессивные технологические процессы в производстве радиоэлектронной аппаратуры".-Л.:ЛДНТП, 1982, с.8-12.

П18. Г. Е. Айвазян, Т. Г. Алкснис, А. М. Скворцов. Исследование механической прочности полупроводниковых пластин с диэлектрической изоляци-ей.//Сб."Прогрессивные технологические процессы в производстве радиоэлектронной аппаратуры".- Л.: ЛДНТП, 1982, с.13-18.

П19. Г. Е. Айвазян, А. М. Скворцов. Аномальные деформации в системе поликристаллический кремний - термическая пленка диоксида кремния.//Тезисы доклада на VI Всесоюзной конференции по процессам роста и синтеза кристаллов и пленок. Тезисы докладов, т.2, Новосибирск, 1982, с. 112-113.

П20. Г. Е. Айвазян, Т. Г. Алкснис, А. М. Скворцов. Исследование деформаций тонких пластин с помощью призменного интерферометра.//Тезисы докладов IV Всесоюзного семинара по оптико-геометрическим методам исследования деформаций и напряжений и их стандартизация. - Горький, 1982, с. 148-149.

П21. А. М. Скворцов, Л.П.Сорокина. Особенности процесса жидкостной эпи-таксии в системе твердых растворов А1хОа1.х8Ь.//Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 1982, т.25, вып.9, с.91-95.

П22. А. Г. Брагинская, В. А. Елюхин, М. И. Неменов, Е. Л. Портной, А. М. Скворцов, Л. П. Сорокина. О возможности уменьшения деформаций в геттероструктурах.//Тезисы докладов III Всесоюзной конференции по физическим процессам в полупроводниковых геттероструктурах. Одесса, 1982, с.29-30.

П23. Г. Е. Айвазян, А. М. Скворцов. Интерференционное измерение неплоскостности КСДИ пластин после механических обработок.//Тезисы докладов Всесоюзной конференции по измерению и контролю при автоматизации производственных процессов. Ч.П. Барнаул, 1982, с.223-224.

П24. Г. Е. Айвазян, А. М. Скворцов. Определение деформации пластин при высокотемпературных процессах изготовления ИС.//Тезисы докладов отраслевой научно-технической конференции "Пути создания интегральных цифровых сетей связи",- Л.: ЦОНТИ "ЭКОС", 1983, с.255-257.

П25. Г. Е. Айвазян, А. М. Скворцов, Н. М. Балков. Измерение сложных деформаций КСДИ пластин.//Л., 1982, 9с.-Рукопись представлена ЛИТМО. Деп. во ВИНИТИ 20.01.1983, N333-83.

П26. Н. Е. Приходько, А.М.Скворцов, Н.М.Храменкова, В.Н.Яковлева. Использование пленкообразующих растворов для защиты бескорпусных интегральных схем с объемными столбиковыми выводами.//Вопросы радиоэлектроники. Сер."Технология производства и оборудование". 1979, вып.З, с.74-82.

П27. С. Е. Захарова, Г.К.Мороз, С.М.Поляков, А.М.Скворцов, Л.П.Сорокина. Структурные особенности пленок пористого кремния.//Вопросы радиоэлектроники. Сер. "Технология производства и оборудование", 1979, вып.З, с.82-89.

П28. А. Г. Брагинская, И.А.Елюхин, В.И.Кучинский, М.И.Неменов, Е.Л.Портной, А.М.Скворцов, Л.П.Сорокина. Особенности поляризации когерентного излучения, генерируемого в многослойных гетероструктурах.// ЖТФ, 1983, т.53, вып.9, с. 1843-1845.

П29. А.М.Скворцов. Надежность и дефектообразование в полупроводниковых интегральных схемах.//Техника средств связи. Сер."Микроэлектронная аппаратура", 1982. вып.1(3), с.97-103.

ПЗО. Г.Е.Айвазян, А.М.Скворцов. Контроль деформации кремниевых структур с диэлектрической изоляцией.Юлектронная техника. Сер.8. Управление качеством, стандартизация, метрология, испытания. 1983. вып.4(103), с.47-48.

П31. Г. К. Мороз, В. И. Прохоров, А. М. Скворцов. Выявление электрически активных дефектов, возникающих в кремнии при производстве БИС. // Тезисы докладов 24-й научно-технической конференции «Пути создания интегральных цифровых сетей связи», Л. ЛНПО «Красная заря», 1983, с. 254.

П32. Г.Е.Айвазян, А.М.Скворцов. Механические напряжения и деформации в системе поликремний окисел.//Электронная техника. Сер.З. Микроэлектроника. 1983, вып.3(105), с.74-77.

ПЗЗ. Г.Е.Айвазян, А.М.Скворцов. Осевая деформация структуры подложка-пленка. //Электронная техника. Сер.3(123), с. 107-111.

П34. Т.К.Алкснис, А.В.Жукова, Н.С.Кармановский, А.М.Скворцов, О.Е.Соловьева. Деформации и напряжения в кремниевых пластинах при изготовлении МОП ИС.//Тезисы докладов отраслевой научно-практической конференции "Пути усовершенствования сетей и комплексов технических средств связи" - Л.: "Красная заря", 1989, с. 213-215.

П35. И.А.Смолин, А.М.Скворцов. Пробой подзатворных слоев двуокиси кремния над сильно легированными областями в МОП ИС.//Тезисы докладов 29 научно-технической конференции ГИМО. Проектирование и технология компьютерных систем. С.-Петербург.: ГИТМО, 1997, с. 16.

П36. А.М.Скворцов, И.А.Смолин. Дефекты, влияющие на прочность слоев двуокиси кремния в МОП ИС.//Тезисы докладов 29 научно-технической конференции ГИТМО. Проектирование и технология элементов компьютерных систам. С.-Петербург.: ГИТМО,: ГИТМО,1997, с.17.

П37. А.М.Скворцов, К.О.Ткачев. Методы контроля техпроцесса получения слоев двуокиси кремния в производстве МОП ИС.//Тезисы докладов 29 научно-технической конференции ГИТМО. Проектирование и технология элементов компьютерных систем. С.-Петербург.: ГИТМО, 1997, с. 18.

П38. К.О.Ткачев, А.М.Скворцов. Автоматизация методов контроля структуры кремний-двуокись кремния в технологии МОП ИС.//Тезисы докладов 29 научно-технической конференции ГИТМО. Проектирование и технология элементов компьютерных систем. С.-Петербург, 1997, с. 19.

П39. А.М.Скворцов, И.А.Смолин. Влияние структурных дефектов подложки на пробивные напряжения тонких слоев термической двуокиси кремния.//Тезисы докладов межвузовкого научно-технического семинара с международным участием "Автоматизация проектирования, технология элементов и узлов компьютерных систем". С.-Петербург.: ГИТМО, 1998, с. 18-19.

П40. А.М.Скворцов, С.В.Яковлева. Геттерирование дефектов при изготовлении КМОП-интегральных схем.//Тезисы докладов межвузовского научно-технического семинара с международным участием "Автоматизация проектирования, технология элементов и узлов компьютерных систем". С.-Петербург.: ГИТМО, 1998, с. 19-20.

П41. А. М. Скворцов. Проблемы конструирования подложек полупроводниковых ИС.// Тезисы докладов XXX научно-технической конеренции профессорско-преподавательского состава ГИТМО (Технического университета), С.-Пб, 1999, с. 99.

Изготовлено в Центре издательских систем СПбГИТМО(ТУ). Тел. (812) 2334669. Лицензия ПЛД №69-182 от 29.11.96. Заказ №54. Подписано в печать 19.05.99. Тираж 100 экз. Объем 19А4. Бумага Светогорского бумкомбината.