Подготовка подложек
Технологически чистой считается подложка поверхность которой имеет концентрацию загрязняющих примесей не препятствующую получение заданных стабильных параметром микросхемы, содержание допустимых загрязняющих примесей не более 10-8 10-7 гр / см 2
Все виды очистки подложек подразделяют на физические и химические.
Физические - удаление загрязнении растворением поджигом ионной бомбардировкой.
Химические - здесь загрязнения переводятся в новые хим соединения и удаляются.
Другими методами очистки являются жидкостная и сухая очистка.
Сухая – производится перед операцией формирования структуры микросхемы, это финишные методы очистки. Их выполняют перед напылением пленок в вакуумных установках.
Сухие физические методы поджиг ионное травление – путем бомбардировки ионами инертных газов.
Сухие химические – газовое и плазмохимическое путем бомбардировки и активных газов
К физическим жидкостным относятся – обезжиривание в мыльных растрворах и кислотное травление и промывка в воде.
Общим для обоих видов подложек полупров и диэлект является очистка от загрязнений и обезжиривание. Особенностью подотовки полупроводниковых пластин кремния является кислотное травление поверхности на глубину от 5 до 30 мкм
Целью травления является удаление слоя с нарушенной при резке шлифования структуры.
Поверхность пластин и подложек имеет шероховатость Rmax = 40мкм
Окончательная очистка абсорбированных газов это сухая очистка путем ионного распыления материала. Осуществляемая в рабочих камерах перед формированием структуры элементов.
Сущность метода осаждения пленок термическим вакуумным испарением. Упрощенная схема подколпачного устройства. Термическое вакуумное испарение (тви)
Упрощенная схема рабочей камеры для напыления пленок методом ТВИ показана на рисунке 1.
Рисунок 1. Упрощенная схема рабочей камеры для напыления пленок методом термического вакуумного испарения ТВИ
1–вакуумный колпак из нержавеющей стали; 2–подогрев подложек; 3-подложка; 4–подложкодержатель с подложкой, на который может быть размещен и трафарет – съемная маска; 6- испаряемый материал; 7 – испаритель, который нагревается до условной температуры испарения; 8-токоввод; 9–вакуумное уплотнение; 10- плита корпуса вакуумной установки; 11 – герметичные изоляторы для токовводов.
Высокий вакуум порядка 10-3 –10-5 Па обеспечивается включением сначала механического форвакуумного затем и высоковакуумного диффузионного или сорбционного насосов, включенных последовательно.
В производственных условиях используются многопозиционные вакуумные установки. В них одновременно обрабатывается 6, 8 или 12 групповых подложек, размещенных на диске - карусели. Подложки последовательно проходят над неподвижным испарителем, постепенно набирая необходимую толщину пленок. При этом достигается равномерная толщина на всей поверхности подложек (см. рисунки1а и 1б).
По достижении рабочего давления внутри камеры (контроль по манометру) включают нагреватели испарителя и подложек. По достижении рабочих температур (контроль с помощью термопар) заслонку отводят в сторону и атомы испаряемого вещества достигают подложки, где конденсируются. Так происходит рост пленки. Система контроля за ростом пленки фиксирует либо толщину пленки (для диэлектрика тонкопленочных конденсаторов), либо поверхностное сопротивление (для резисторов), либо время напыления (для проводников, контактных площадок и защитных покрытий). Сигнал об окончании напыления усиливается и поступает на привод заслонки, заслонка перекрывает поток пара. Далее отключают нагреватели испарителя и подложек, выключают систему откачки. После остывания подколпачных устройств через натекатель плавно впускают атмосферный воздух. После выравнивания давлений внутри и вне колпака его поднимают и начинают следующий цикл обработки.
Основными технологическими параметрами при ТВИ являются давление в камере РГ, температура испарителя Тисп, температура подложки ТП.
Температура испарителя должна обеспечивать такую интенсивность испарения, чтобы время напыления пленки не превышало 1 – 2 мин. Оптимальная интенсивность испарения обеспечивается при упругости пара (давлении пара в состоянии насыщения) РS порядка 1,33Па (10-2 мм.рт.ст.). Соответствующая этой упругости пара температура испарения называется условной и может быть вычислена по формуле
lg PS =A- B/ Tусл
где А и В эмпирические коэффициенты, характеризующие испаряемый материал, Тусл – абсолютная условная температура испарения, К.