Лабораторна робота № 3
Тема: Хімічна обробка поверхні пластин напівпровідників.
Мета роботи: Ознайомлення з хімічними методами обробки поверхні напівпровідників.
Матеріали та обладнання: Хімічні реактиви для травників, пластини напівпровідників з механічно полірованою поверхнею, фторопластові стакани, пінцет з фторопластовими кінцівками, електроплитка, мікроскопи МСБ-2, МИМ-8, органічні розчинники.
Теоретична частина
Хімічні процеси при виробництві напівпровідникових приладів та інтегральних мікросхем використовуються практично на всіх стадіях технологічного циклу, починаючи від підготовки зразків для кристалографічної орієнтації і закінчуючи нанесенням антикорозійних покрить на корпус готового приладу або мікросхеми.
Задачі, які розв'язуються з застосуванням хімічної та електрохімічної обробки, можна розбити на чотири групи:
Очистка і стабілізація поверхні напівпровідників (очистка від оксидних плівок і різного роду сторонніх забруднень; зняття механічно забрудненого шару; контрольована зміна характеристик поверхні напівпровідника (стабілізація поверхні)).
Профілювання поверхні (одержання необхідного рельєфу поверхні (хімічне профілювання)).
Контроль якості напівпровідникового матеріалу (виявлення дефектів кристалічної структури: виходу дислокацій, границь блоків або зерен; границь двійників і т.д.).
Нанесення на поверхню напівпровідника стабілізуючих, захисних або контактних покрить (нанесення інверсійних покрить (оксидів, фосфатів, хлоратів) з метою модифікації властивостей поверхні; хімічне або електрохімічне осадження металевих покрить для створення контактів).
Хімічне травлення і полірування має ряд істотних переваг порівняно з іншими методами обробки і підготовки поверхні напівпровідникових пластин:відносна простота і доступність реалізації хімічного травлення не вимагає складного і дорогого обладнання;
-процес забезпечує .швидкість проведення і достатню надійність одержання кінцевих результатів, що робить його універсальним для обробки різноманітних матеріалів;
-процес не супроводжується структурними змінами поверхневого шару і різного роду деформаціями;
-хімічне травлення дозволяє одержати поверхні заданого рельєфу;
-хімічне травлення дає можливість проводити дослідження характеру і густини розподілу найрізноманітніших дефектів.
Недоліками хімічного травлення є необхідність застосування великих кількостей агресивних рідин і утилізація відходів травлячих розчинів, можливість забруднення поверхні реагентами і продуктами хімічної реакції.
Хімічне травлення розділяють на ізотропне, анізотропне та селективне.
Ізотропне хімічне травлення - процес розчинення напівпровідника з однаковою швидкістю травлення по всіх напрямках монокристала. Використовують для зняття порушеного поверхневого шару і полірування поверхні (хімічне полірування - процес хімічного травлення напівпровідника, при якому проходить згладжування нерівностей поверхні з зменшенням її шороховатості).
Анізотропне травлення — розчинення напівпровідника з різною швидкістю по різних напрямках монокристала. Швидкість травлення залежить від кристалічного напрямку поверхні. Анізотропне хімічне травлення використовують для металографічного й оптичного досліджень структурних поверхневих і об'ємних дефектів.
Селективне хімічне травлення - розчинення напівпровідника з різною швидкістю на різних ділянках поверхні з однією і тією ж кристалографічною орієнтацією.
В основному процес травлення можна представити у виді п'яти стадій: