Методы управления режимами диффузионных установок и контроля качества топологий в микро и наноэлектронике

• Автор: Йе Тун Тэйн
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ И ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ПРИ СОЗДАНИИ ДИФФУЗИОННЫХ УСТАНОВОК

1.1 Анализ влияния параметров управления на процессы диффузии

1.2 Анализ технических решений по научно-технической литературе

1.3 Анализ изветстных методов и средств распознавания дефектов топологии

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА ОПТИМАЛЬНОГО УПРАВЛЕНИЯ ДИФФУЗИОННОЙ УСТАНОВКОЙ

2.1 Оптимальное управление диффузионной установкой на последнем

участке нагрева

2.1.1 Определение оптимального управления

2.2 Оптимальное управление диффузионной установкой на начальном участке нагрева

2.2.1 Постановка задачи

2.2.2 Определение оптимального управления
2.3 Оптимальное управление диффузионной установкой при ограничении допустимой скорости нагрева
2.3.1 Постановка задачи
2.3.2 Определение оптимального управления
2.4 Экспериментальное определение параметров объекта
2.4.1. Метод снятия частотных характеристик
2.4.2 Определение параметров объекта по переходной функции
2.4.3 Оценка предельных значений тепловых потоков
ГЛАВА.3 КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ФОТОЛИТОГРАФИИ
3.1. Особенности топологии фотошавлонов
3.2 Математические модели дефектов топологии
3.2.1 Математическая модель изображения топологии
3.3 Алгоритм распознавания дефектов типа “сужение размеров фигур”
3.4 Алгоритм распознавания дефектов типа “сужение промежутков между фигурами”
ГЛАВА 4. ТЕХНИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВ УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОЙ ДИФФУЗИОННОЙ ПЕЧИ
4.1 Разработка структурной и функциональной схем цифровой системы
управления
4.2 Выбор и обоснование узлов системы управления
4.2.1 Выбор термоэлектрических преобразователей (термопары)
4.2.2 Выбор измерительного усилителя и компенсация влияния напряжения смещения нуля
4.2.3 Разработка системы управления инвертором диффузионной установки
4.3 Разработка алгоритмов управления режимами диффузионной установки
4.3.1 Сравнение полученного закона оптимального управления с пропорционально-интегрально-дифференциальным управлением
4.4 Физическое моделирование системы управления температурой диффузионной установки в среде ПЛК
4.4.1 Серия модулей ввода/вывода Bus Terminal
4.4.2 Разработка физической модели и программного обеспечения системы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Способы изготовления различных полупроводниковых приборов весьма многообразны [1]. Большинство технологических процессов микроэлектроники требует стабилизации температурных режимов обработки. Наиболее жесткие требования к ней предъявляются в диффузионных электропечах. Они дожны обеспечивать: точность установки температурного режима и его
воспроизводимость, высокую производительность, надежность, удобство эксплуатации и стабильность работы.
Диффузия - самый распространенный метод введения легирующих примесей в полупроводниковые пластины или в выращенные на них эпитаксиальные слои с целью получения областей противоположного по сравнению с исходным полупроводником типа проводимости либо с более низким электросопротивлением. В первом случае получают, например, эмиттеры, базы и изолирующие области транзистора, во втором случае -п+, р+ - скрытые области, уменьшающие сопротивление тела коллектора, или приконтактные области, уменьшающие инжекцию неосновных носителей с омических контактов и улучшающие их качество [2].
При изготовлении быстродействующих структур с хорошими импульсными свойствами диффузию применяют для введения примесей, образующих в запрещенной зоне полупроводника глубокие уровни и уменьшающих время жизни неосновных носителей тока. Такими примесями для кремния являются золото и никель [3].
Коэффициенты диффузии различных примесных элементов, используемых в кремнии, экспоненциально зависят от температуры: при ее изменении на несколько градусов коэффициент диффузии может изменяться вдвое. Поэтому при производстве микросхем в зонах, где проводится диффузия, необходимо поддерживать температуру в интервале 1000-1300°С точностью до ±0,5°С [4]. В вырожденных полупроводниках коэффициент диффузии примеси зависит и от концентрации примеси.
Перепишем неравенство (2.2.4) в виде
— и20 5= и + /[в]) м10 — и20,

и+ /(*,)+„„

^-1 >(и + /(0,) + ы2О-^
Введем функцию Р
Р = и + f (в) + и20 —y
Введем функцию Я согласно [43]
Н = Wo+W]-jr0i+jru + W г
ох-те

Подчиним у/ = 0,^,,<^2У ,условию согласно [43]
^.=_№Y +
dt Удв ) Уде ) ’
где г (?) - функция времени, 6* = (0,, <92 )г .
Отсюда dw „
-р- = 0, у/0= const,

^l=Zl-!1+у/а+Ж)+%-^ , dt 7] Т2 У у 20 2 ) d0x
dw 2 = УС dt Т2 '
Согласно [43]
dH__ дР du дп ’

(2.2.5)
(2.2.6)
(2.2.7)
(2.2.8) (2.2.9)
(2.2.10)