Введение к работе
Актуальность темы. Прогресс большинства областей современной электронной техники неразрывно связан с успехами силовой электроники. Активными элементами силовой электроники являются силовые полупроводниковые приборы, работающие в ключевом режиме и применяющиеся в различных видах преобразовательной техники: диоды, тиристоры, биполярные и МДП-транзисторы, транзисторы с изолированным затвором.
Важнейшей проблемой стоящей перед современной полупроводниковой электроникой является широкая и полная автоматизация производства с внедрением автоматических систем управления технологическими процессами. Задачи и вопросы повышения эффективности любого производства всегда были и будут в центре внимания всех, кто занимается его организацией. При производстве изделий микроэлектроники снижение затрат на него и повышение качества изделий особенно важны, так как они закладывают качественную и стоимостную основу будущих электронных устройств, которые сегодня во многом определяют уровень жизни общества. В то же время эти задачи далеко не просты, так как в основе производства изделий электронной техники лежит сложная технология, требующая высокого уровня ее реализации и больших затрат. Повышение эффективности этого производства путем его автоматизации также затруднено из-за сложной многооперационной технологии.
Исследования, проводимые в последние годы, в области технологии полупроводникового производства обусловлены необходимостью поиска оптимальных материалов, технологических методов и режимов обработки изделий, а также разработки специального технологического оборудования, обеспечивающего снижение разброса технологических параметров приборов.
В связи с этим комплексный подход к решению проблемных задач изготовления силовых транзисторных структур высокого качества с минимальными производственными затратами и разбросами технологических параметров является актуальнъэд^ НАЦИОНАЛЬНАЯ*
БИБЛИОТЕКА С.-Петербург -ОЭ 200 4ikt'J ^
Цель работы. Совершенствование отдельных базовых технологических процессов формирования активных областей силовых кремниевых транзисторов для улучшения параметров и повышения процента выхода годных.
Для достижения поставленной цели в работе необходимо было решить следующие задачи:
1) анализ существующих технологических методов формирования
кристаллов силовых полупроводниковых приборов, особенно
стей планарной технологии и технологических требований,
предъявляемых к производству кристаллов транзисторов;
2) разработка и оптимизация математических моделей техноло
гических процессов очистки полупроводниковых пластин,
глубокой диффузии фосфора с применением твердого пла-
нарного источника и пирогенного окисления;
3) исследование технологических процессов формирования ак
тивных областей силовых кремниевых транзисторов: очистка
кремниевых пластин, глубокая диффузия фосфора с введени
ем водяных паров, пирогенное окисление.
Новизна и научная ценность. Разработан новый метод очистки поверхности силовых кремниевых структур, путем введения в состав отмывочных ванн стоп-ванны с душевой отмывкой, которая позволяет эффективно очистить поверхность кремниевых пластин за счет:
эффективного смывания загрязнений с поверхности кремниевой структуры деионизованной водой, потоком направленной под определенным углом и давлением на кассету с пластинами.
сброса деионизованной воды, исключающего повторное оседание остатков реагента, частиц на поверхность полупроводниковой пластины.
Разработан алгоритм математической модели технологического процесса очистки кремниевых пластин в стоп-ванне с душевой отмывкой, с учетом влияние входных параметров процесса (давление и угол подачи деионизованной воды, диаметр отверстий) на основе решения уравнений переноса примеси по поверхности полупроводниковой пластины и уравнений гидродинамики.
Получены зависимости сопротивления деионизованной воды от количества циклов отмывки в стоп-ванне при различных углах наклона струи, зависимость константы равновесия от времени очистки.
Разработан алгоритм математической модели технологического процесса глубокой диффузии фосфора с твердого планарного источника (ТЛИ), учитывающий граничные условия: рабочая температура, расходы газов, температура источника диффузанта, изменение концентрации диффузанта в потоке.
Разработана модель процесса пирогенного окисления, с учетом поверхностной концентрации окислителя, значения эффективного коэффициента диффузии, коэффициента диффузии кислорода.
Практическая ценность работы. Разработанный метод очистки кремниевых пластин может быть использован при изготовлении силовых транзисторов с заданными параметрами. Результаты исследований глубокой диффузии фосфора из твердотельного планарного источника при непосредственном участии автором внедрены в производство мощных транзисторов на ОАО «Эльдаг».
В целом результаты исследований могут найти практическое применение на предприятиях НПО «Интеграл», ЗАО «ФЗМТ» и т.д.
Материалы диссертационной работы также внедрены в учебный процесс Дагестанского государственного технического университета.
Результаты внедрения оформлены соответствующими актами внедрения.
На защиту выносятся:
-
Результаты исследования по очистки поверхности кремниевых пластин, за счет введения в состав отмывочных ванн стоп-ванны с душевой отмывкой.
-
Результаты исследования, отдельных базовых технологических процессов формирования активных областей силовых кремниевых транзисторов.
-
Результаты технологических режимов глубокой диффузии фосфора с применением твердого планарного источника.
4. Результаты исследования, технологических режимов получения окисла кремния методом пирогенного окисления и контроля качества окисных пленок.
Апробация результатов. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались:
на научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ. Махачкала, 2003г.;
на Всероссийской НТК «Современные информационные технологии в управлении» ДГТУ. Махачкала, октябрь 2003г.;
на Всероссийской НТК «Состояние и перспективы развития термоэлектрического приборостроения» ДГТУ. Махачкала, декабрь 2003 г.;
на Международной НТК «Измерение, контроль, информатизация», АГТУ им. И.И. Ползунова (г. Барнаул, 2004 г.).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 13 печатных работах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, заключения и списка литературы. Объем работы составляет 148 страниц, в том числе 22 рисунка, 9 таблиц и приложения. Список цитированной литературы включает 133 наименований.
