Влияние рекристаллизации механически нарушенного слоя с рабочей стороны кремниевой пластины на электрические параметры КМОП интегральных микросхем

Установлено влияние рекристаллизации механически нарушенного слоя на рабочей стороне пластины кремния с применением быстрой термической обработки (1000  °С, 20 с) на электрические параметры комплементарных металл-окисел-полупроводниковых микросхем. В качестве анализируемых характеристик n- и  p-канальных транзисторов были выбраны: ток стока от напряжения на затворе при   диодном включении; выходные характеристики при различных напряжениях на затворе; ток стока от напряжения на стоке без подачи потенциала на затвор; процент выхода годных изделий. Сравнение данных параметров проводили с микросхемами, изготовленными по стандартной технологии. Анализ результатов показал, что быстрая термическая обработка исходных кремниевых пластин позволяет значительно улучшить вышеуказанные характеристики  n-канальных металл-окисел-полупроводниковых (n-МОП) и р-канальных  металл-окисел-полупроводниковых  (р-МОП)  транзисторов  за  счет  снижения  фиксированного заряда в подзатворном диэлектрике, полученном пирогенным окислением кремния. Это дает возможность повысить качество выпускаемых комплементарных металл-окисел-полупроводниковых микросхем и увеличить процент выхода годных изделий с 74,38 до 77,53 %.

1. Технология СБИС. В 2 т. / Под ред. С. М. Зи. М.: Мир, 1986. Т. 1.

2. Красников, Г. Я. Физико-технологические основы обеспечения качества СБИС. Ч. 2 / Г. Я. Красников, Н. А. Зайцев. М.: Микрон-принт, 1999.

3. Базовые технологические процессы изготовления полупроводниковых приборов и интегральных микросхем на кремнии. В 3 т. / О. Ю. Наливайко [и др.]; под. ред. А. С. Турцевича. Минск: Интеграл-полиграф, 2013. Т. 1.

4. Технология СБИС. В 2 т. / Под ред. С. М. Зи. М.: Мир, 1986. Т. 2.

5. Анищик, В. М. Влияние быстрой термической обработки исходных кремниевых пластин на процесс их пирогенного окисления / В. М. Анищик [и др.] // Журнал Белорусского государственного университета. Физика. 2018. № 2. С. 81–85.

6. Influence of the Rapid Thermal Treatment of the Initial Silicon Wafers on the Electro-Physical Properties of Silicon Dioxide, Obtained with Pyrogenous Oxidation / V. Pilipenko [et al.] // High Temperature Material Processes. 2019. Vol. 23, No 4. Р. 283–290.

7. Пилипенко, В. А. Механизм формирования фиксированного заряда в слое SiO2 , полученном термическим окислением кремния / В. А. Пилипенко, А. А. Омельченко // Доклады БГУИР. 2023. Т. 21, № 4. С. 28–32. http://dx.doi.org/10.35596/1729-7648-2023-21-4-28-32.

8. Твердофазная рекристаллизация механически нарушенного слоя кремния при быстрой термообработке / В. А. Пилипенко [и др.] // Доклады Национальной академии наук Беларуси. 2018. Т. 62, № 3. С. 347–352.

9. Recrystallization of Silicon During Rapid Thermal Treatment / V. Gorushko [et al.] // Przeglad Electro techniczny. 2018. Vol. 94, No 5. Р. 196–198.

10. Спектральная эллипсометрия как метод изучения влияния быстрой термообработки кремниевых пластин на их оптические характеристики / В. А. Солодуха [и др.] // Приборы и методы измерений. 2022. Т. 13, № 3. С. 190–207.

11. Инновационные технологии и оборудование субмикронной электроники / А. П. Достанко [и др.]. Минск: Белар. навука, 2020.

12. Александров, О. В. Модель образования фиксированного заряда в термическом диоксиде кремния / О. В. Александров, А. И. Дусь // Физика и техника полупроводников. 2011. Т. 45, вып. 4. С. 474–480.

13. Характеризация электрофизических свойств границы раздела кремний-двуокись кремния с использованием методов зондовой электрометрии / В. А. Пилипенко [и др.] // Приборы и методы измерений. 2017. Т. 8, № 4. С. 344–356.