Дефектообразование и технологии создания кремниевых подложек для интегральных схем вычислительной техники тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.05, доктор технических наук в форме науч. докл. Скворцов, Альберт Матвеевич

• Скворцов, Альберт Матвеевич
• доктор технических наук в форме науч. докл.
• 1999

Заключение диссертации по теме «Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления», Скворцов, Альберт Матвеевич

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. [phone]. Лицензия ПЛД №69-182 от 29.11.96. Заказ №54. Подписано в печать 19.05.99. Тираж 100 экз. Объем 19А4. Бумага Светогорского бумкомбината.