§ 2.3. Микроэлектронды құрыллымдарды құрудың базалық физика – химиялық әдістері.
Микроэлектронды құрылымдарды және ИМС құру кезінде олардың негізінде, тазарту (очистка) және үстіңгітотығуы (окисление поверхности), фотлитография, қоспалардың диффузиясы, иондық имплантация, эпитакция, травление, атоамдардың булануы және конденсация, әр түрлі материалдың бөліктері, металлизация және т.б. физика – химиялық әдістер көбірек қолданым тапты.
Тазарту. Пластинаның түрінен тәуелсіз, микросхеманы дайындау үшін алдыңғы материал ретінде қолданылатын, олардың үстінмұқият тазартады. Пластинаның бетін сапаллы тазарту үлкен мағына береді, ИМС сенімділігі және электрлік сипаттамасы көбінде олардың үстіңгі жағдайымен анықталады. Бұдан басқа ИМС – бірігудің жоғарғы дәрежесінде, элементтердің жалпы өлшемінде шаң– тозаңның өлшемінен аз болуы мүмкін, ластаудың әсері ерекше қауіпті болды.
Тазартудың үш негізгі әдісін қолданады – пластинаның бетінен ластауды жою: химиялық реакция, еру, ластануды еруге әкелетін өнімдер, механикалық тазарту және газдың немесе сұйықтың ағынымен ластағыштың бөлшектерін жою. Тәжірибеде бірнеше немесе барлық осы әдістерді байланыстыратын тазарту пайдалырақ саналады. Сондықтан тазартудың негізгі әдістерінің модификациясы және комбинациясы ба р болады. Тазартудың әдісін таңдау ластану түрімен, олардың келесі технологиялық операцияға және микроосхемалардың элементтерінің қасиетінеәсері, кепілді бақылау әдісімен анықталады.
Микросхеманың технологиясында деиондалған немесе суда дистилденген шаюмен қоса, ерітінділерде ультрадыбыспен шаю, ерітінділерде қайнату, қышқылдармен өңдеу (ттравление) тазартулары көбірек қолданым тапты.
Пластиның бетін тазарту әр операцияның алдында микроэлектронды құрылымдарды қалыптастырады.
Термиялық тотығу. Тотығу жартылай өткізгішті немесе пленкалы құрылымдардың бетінде алдыңғы материалдардың тотығуынан қорғаушы қабаттарды құру үшін арналған. Жартылай өткізгішті технологияда кремнидің пластинасының бетінде тотықтыруды қос қышқылды кремний қабатынан құру мақсатымен кеңінен қолданады. Термиялық тотығуды, анодты тотығуды және қышқылды пиролитикалық жағуды ажыратады.
Көбірек таралған термиялық тотығуда кремний қышқылының қабатын үш негізгі процесс түрінде көрсеуге болады:
1) алдыңғы пластинаның бетінде қышқылдың молекулаларының адсорбциясы;
2) тотығудан пайда болған қабат арқылықышқыл атомдарының өтуі;
3) тотығудың жаңа қабатының пайда болымен кремний – қышқылы бөлімінің шегарасында кремнидің атомдарымен қышқылдың әрекеттесуінің реакциясы.
Кремнилі ИМС шығару кезінде планарлы технология бойынша кремнидің термиялық (жоғарытемпературалық) тотығуы әр түрлі қышқылды орталарда: құрғақ және дымқыл оттекте және судың буында қолданады.
Құрғақ оттек ағынында тотығу 1000 – 1300oC температура кезінде және ауаның қысымы кезіндеөндіреді.Пленканың қалыңдығы сызықты – параболалық – температурадан тәуелді. Дымқылды оттекте кремнидің тотығуы 1200oC температура кезінде жүзеге асады. Берілген процесс үшін оттектің тотығуы, тотығу үшін пешке келіп түсетін, алдын ала су банясы арқылы жіберетін және судың буымен толтырады. Өсудің жылдамдығы және алынатын тотығудың қалыңдығы процесстің ұзақтығына, оттектің қысымына және су буының концентрациясына тәуелді.
Пластинаның астында судың буында кремнидің тотығуы кезінде, 1000 – 1200oC температураға дейін қыздырылған, ауаның қысымында сулы буды жібереді. Судың буындағы тотығудың жылдамдығы құрғақ оттектегі тотығудың жылдамдығын айтарлықтай жоғарылатады.
