Решение типового примера. Технологическая операция –термическое окисление кремния (рис

Технологическая операция –термическое окисление кремния (рис. 2.2). В планарной технологии метод термического окисления крем­ния яиляется основным при получении маскирующих пленок в процессах фотолитографии, легирования и травления кремния и пленок подзатворного оксида для МОП-структур.

Рисунок 2.2 – Схема процесса окисления пластины кремния

В общем случае технологическая операция термического окисления кремния, как и любой другой технологический процесс, может быть пред­ставлена в виде «черного ящика» (рис. 2.3) с четырьмя группами параметров.

Рисунок 2.3 – Представление процесса в виде «черного ящика»

Входные контролируемые и управляемыепараметры: В операции термического окисления к этой группе факторов относятся:

– температура подложки (t_подл,°С);

– давление парогазовой смеси в реакторе (Р, МПа);

– концентрация водяного пара в объеме реактора (С, м^-3);

– температура воды в барботере ( , °С);

–скорость подачи парогазовой смеси в реактор (м/с);

– скорость нагрева и охлаждения печи вместе с пластинами (м/с).

Непосредственно в производстве задаются пределами изменения каждого фактора: Например: 850°С≤t_подл≤1300°С, 1 МПа≤P≤50 МПа, 60^оС≤ ≤95°С.

Входные контролируемые, но неуправляемые факторы: В термическом окислении к ним относятся: степень чистоты подложки, уровень легирования подложки, степень чистоты реактивов и другие факторы, управление которыми ведется на предыдущих операциях ТП. Эти факторы вносят систематическую погрешность в точность ТП, но если их влияние не деформирует закон распределения параметров качества ТП, то нет необходимости в их контроле и анализе.

Входные неконтролируемые и неуправляемые факторы: .К этой группе относятся случайные и, следовательно, неконтролируемые параметры исходных материалов и оборудования. Количество этих факторов велико, они неуправляемы и создают «шум» на входе ТП.

Выходные параметры несут информацию о качестве ТО и удовлетворяют установленным допускам: . Операция термического окисления характеризуется следующими параметрами качества: точностью толщины слоя оксида; однородностью слоя; беспористостью слоя; чистотой слоя; плоскостностью пластины кремния и др. Все эти параметры относятся к физическим параметрам качества оксидного слоя.

При анализе ТП важно определить зависимость выходных параметров качества от входных контролируемых и управляемых факторов. В операции термического окисления каждый выходной параметр зависит от суммарного действия всех входных факторов. В качестве выходного параметра данного ТП выбирается пробивное напряжение слоя окисла y=f(x₁, x₂, ..., x_k).

Обозначим наиболее существенные факторы следующим образом:

х₁—температура подложки;

х₂ — давление парогазовой смеси в реакторе;

х₃ — концентрация водяного пара в объеме реактора;

х₄ — температура воды в барботере;

х₅ — скорость потока парога­зовой смеси;

х₆ — скорость нагрева печи.

Построим матрицу рангов в виде таблицы 2.2.

Рассчитаем коэффициент конкордации

Значение коэффициента конкордации W>0,4 говорит о достаточной степени согласованности мнений специалистов.

Построим диаграмму рангов (рис.2.4).

Таблица 2.2 – Матрица рангов

Рисунок 2.4 – Диаграмма рангов

Построенная диаграмма показывает три фактора, которые обладают наибольшим влиянием на выходной параметр качества: Х₁, X₂ и Х₃.