Геттерирование. 
Основы конструирования и технологии производства радиоэлектронных средств. 
Интегральные схемы

Физические явления, основанные на эффекте гсттсрирования (удаление нежелательных примесей и дефектов из областей перехода), помогают управлять токами утечки в очень мелких переходах. Как известно, дефекты, вводимые ионной имплантацией, используются для геттерирования примесей тяжелых металлов.

Процесс геттерирования основан на трех физических эффектах:

• — освобождения примесей или разложение протяженных дефектов на составные части;
• — диффузии примесей или составных частей дислокаций (т.е. собственных межузельных атомов кремния) к области их захвата;
• — поглощения примесей или собственных межузельных атомов некоторым стоком.

Таким образом, для эффективного геттерирования атомы примеси должны высвободиться, диффундировать и быть захвачены.

В неупорядоченных слоях, образованных в процессе имплантации, стоком геттерируемых частиц являются сетки дислокаций и границы зерен поликристаллического кремния.

Рассматриваются четыре основных механизма гсттсрирования примесей.

1. Образование пар ионов. Диффузия фосфора является эффективным методом геттерирования. Профиль распределения таких примесей, как медь, которая в основном находится в междоузлиях в решетке нелегированного кремния и диффундирует по межузельному механизму, принимает форму диффузионного профиля распределения фосфора. Таким образом, процессы диффузии фосфора и меди в кремнии взаимосвязаны. Кроме этого, известно, что все атомы меди занимают положения в узлах кристаллической решетки кремния в области, легированной фосфором. Атомы фосфора отдают большое число электронов акцепторным атомам меди, находящимся в положении замещения, переводя их в трижды ионизированное состояние Си. В результате энергия кулоновской связи между атомами Си и Р в положении замещения сильно возрастает.

Атомы меди диффундируют по междоузлиям с очень большим коэффициентом диффузии с тем, чтобы приблизиться к атомам фосфора в соответствии с профилем их распределения, а затем захватываются вакансиями, расположенными около атомов фосфора, образуя пары Р⁺Си³'. Энергия связи и коэффициент диффузии ионных пар определяются обоими ионами. Механизм геттерирования атомов железа или золота аналогичен механизму геттерирования меди. Для геттерирующей диффузии фосфора необходимо создание слоя большой толщины с высокой концентрацией фосфора.

• 2. Гсттерирующес действие дефектов. При высокой дозе имплантируемых ионов (10¹⁶ см'²), во время термообработки возникают деформации, преципитаты и другие дефекты, которые приводят к возникновению дислокаций и поликрисгаллического материала с образованием границ зерен и т. д. Особенности дефектов зависят от концентрации и вида имплантированных атомов. Геттерирование осуществляется границами зерен, дислокациями.
• 3. Внутреннее геттерирование. Геттером могут служить преципитаты SiO_x и комплексы дислокаций, присутствующие в объеме кремниевой подложки. Образование такого геттера происходит при концентрации кислорода, близкой к пределу растворимости в кремнии (~ 10¹⁸ см" ³). После термообработки в нейтральной или окислительной среде при температуре — 1100 °C поверхности области подложки обедняются кислородом за счет его диффузии наружу из подложки. Затем образец отжигают при температуре ~ 800 °C, при этом происходит пресыщение кислородом внутренних областей образца и образование преципитатов SiO_x. Воздействие этих преципитатов на дислокации приводит к тому, что дислокации действуют в качестве стока для примесей тяжелых металлов, тогда как поверхностные области становятся свободными от дефектов. Области перехода вблизи поверхности образца не содержат дефектов, при этом во внутренних областях кремниевой подложки сконцентрировано большое количество стоков для геттерируемых частиц
• 4. Внешнее геттерирование. Во время оксидирования поверхности образца в присутствии паров НС1 возможна очистка поверхностей реакционной трубы и подложек от загрязнений тяжелыми металлами. Хлориды тяжелых металлов (CuCl) весьма летучи и удаляются от пластин и из реакционной трубы. При оксидировании в присутствии С1 наблюдается уменьшение плотности и размеров окислительных дефектов упаковки.