7.10.13 Лекція
Технології виготовлення пристроїв оптоелектроніки. Технологія виготовлення приладів полягає втому, що є велика кількість домішок. Домішка мала не вливає на електричні властивості про те суттєво впливає на оптичні властивості тому відношення до чистоти матеріалів та акуратності технологій є суттєво вищими.
1) підбір матеріалу
2) очистка та підготовка речовини
3) вирощування кристалів
4) розрізання кристалів
5) механічна та хімічна обробка поверхні.
6) літографія
а) напилення
б) епітаксія
+іонна імплантація
+окислення та пасивування.
Очистка та підготовка речовини.
Міжнародна класифікація.
Позначення
ppm кількість частин доимішки на 1мільйон атомів речовини.
xppb 10-9 атомів основної речовини.
xppt – 10-12 атомів основної речовини.
Недоліком є те що дана система не показує які саме домішки в речовині.
пост радянська класифікація
Ч - чистий 98%речовини
ХЧ - хімічно чистий 99%
ЧДА - чистий для аналізу 99.9%
ОСЧ - особливо чистий 99,99%
ОСЧ 21-5 те що в 21 атомі речовини є 10-5% домішок.
ВЕЧ вещество еталонної чистоти 23-7.
Дистиляція ректифікація суха перегонка та метод зонної плавки це методи очистки речовини.
Всі ці методи базуються на одному, що при переході з одної фази в іншу домішка по різному розчиняється або випаровується відносно основної речовини. Діаграма стану двох речовин метод напрямленої кристалізації застосовується у декількох циклах для досягнення рівня домішок порядку 10-5% відсотка.
Вирощування
Методи: Чохральського, Бріджемена Стокбаргера, БЗП безтигельної зонної плавки.
Методом Чохральського можна вирощувати кристали найбільшого діаметру для Кремнію 30см для Арсеніду Галію 15см. Недоліком методу є велика кількість дифектів та напружень. Необхідність монокристалічної затравки.
Метод Бріджмена перевага в тому що не потребує затравки. Недоліком є стінки, які викликають великі напруження. Не великий діаметр монокристалів.
БЗП – Рис 1.
Перевага немає тигля. перевагою є відсутність забруднюючого тигля. Недоліком є відносно невеликий діаметр вирощених монокристалів та Необхідність використання високоточної механіки.
Розрізання
Розрізання відбувається полотнами або струмами, дисками з зовнішньою та внутрішньою ріжучими кромками.
Після розрізання величина нерівностей поверхні становить 10 мікрометрів, а глибина порушеного шару досягає сотень мікрометрів.
Механічна та хімічна обробка.
Першим етапом є шліфування вільними абразивам, а потім зв’язаними абразивами. Після шліфування нерівності одиниці мікрометрів.
Полірування є механічне і хіміко-механічне. Підчас механічного нерівності становлять 0.5-0.2мкм а глибина порушеного шару 10 мкм. Хіміко-механічне полірування глибина нерівностей сотні нанометрів. Глибина порушеного шару до одноко мкм. Поліруюче травлення доводить величину нерівностей мешу ніж 100 нм і ліквідовує порушений шар.
3(вставка вверх) вирощування монокристалів та їх орієнтування.
Орієнтування монокристалів
Рентгенівський та оптичний методи.
Рентгенівських методів є два за орієнтація Лауеграмами. За дифракцією Брега на рентгенівських дифрактометрах.
Літографія
Нанесення фоторезисту це речовина що змінює свої властивості під дією зовнішнього випромінювання.
Рис2.
2) Насвітлювання.
3) Травлення фоторезиста та його видалення.
Рис3.
4) Технологічні процеси (напилення, епітаксія...).
5) Травлення засобів фоторезиста.
рис4.
6) Все спочатку в іншому місці.
Напилення - це процес створення тонких плівок, як правило не монокристалічних шляхом розпилення (термічного катодного, плазмового, та ін) вихідної речовини з наступним осадженням на підкладку.
Епітаксія нарощування тонких монокристалічних шарів тієї самої гомо-епітаксії або іншої гетеро епітаксія на монокристалічну підкладку.
Іонна імплантація процес впровадження домішкових атомів шляхом бомбардування високоенергетичними іонами інертних газів домішки внесеної на поверхню підкладки.
Окислення - це процес створення захисних та ізолюючих покрить шляхом вимушеного окислення або інших хімічних реакцій.