книги из ГПНТБ / Брук В.А. Производство полупроводниковых приборов учебник для подготовки рабочих на пр-ве

газовой среде силана с аммиаком. Азотирование проводится в

растет с толщиной и скоростью выращивания. Наличие трещин не только результат различия в коэффициентах термического расшире­ ния, но и следствие структурной неоднородности пленки и под­ ложки.

Получение защитных пленок Si 3 N 4 этим методом проводится в горизонтальной кварцевой трубе в которую вводятся отдельно

мощью электрического разряда. Наносят защитные пленки нитрида кремния в установках катодного распыления на постоянном токе с холодным или горячим катодом. Качество пленок, получаемых этим методом, изменяется в зависимости от условий осаждения. Для про­ ведения процесса используют катод из высокочистого кремния в виде плоской пластины большого диаметра. Этот катод распыляют в смеси аргона и азота. Азот является реактивным газом, а аргон используют для повышения эффективности распыления.

На рис. 96 показана схема установки для получения пленок нитрида кремния методом реактивного катодного распыления.

Кремний взаимодействует с кислородом Лучше* чем с азотом, по­ этому даже незначительное количество кислорода в рабочих газах (N2 и Аг) приводит к образованию пленки окиси кремния Si0 2 на поверхности полупроводника. Обычно для катодного распыления используют рабочие газы, прошедшие предварительную очистку от кислорода.

Получение защитных пленок SisN4 проводят при давлениях в ка­ мере от 50 до 2- Ю - 1 мм рт. ст. Напряжение распыления может быть выбрано от 600 до 2500 в, а катодный ток — 0,2—0,8 ма/см2. Скорость ро­ ста пленки 100 к/мин. Применение катода с большой поверхностью по­ зволяет получать пленки одинаковой толщины (с разбросом, не превы­ шающим 5%) одновременно на боль­ шом количестве пластин или кри­ сталлов.

Высокочастотное реактивное рас­ пыление. Высокочастотное реактив­ ное нанесение защитных пленок S13N4 обладает рядом преимуществ: скорость осаждения по сравнению с катодным распылением выше, а эф­ фект бомбардировки отрицательны­ ми частицами меньше. Кроме того, пленки, полученные в высокочастот­ ном разряде, значительно менее чув­ ствительны к присутствию в рабочей

камере следов кислорода. Скорость осаждения при этом методе про­ порциональна мощности высокочастотного разряда и увеличивается с уменьшением расстояния между мишенью и полупроводниковым кристаллом.

Для создания плазмы внутри рабочей камеры используют азот. Ионы азота, ударяясь о кремниевую мишень, распыляют кремний. Атомы кремния, вылетевшие из мишени, вступают в реакцию с азо­

рость растворения зависит от пористости пленки, наличия в ней при­ месей и др.

С уменьшением температуры подложки при выращивании плен­ ки скорость растворения возрастает, что связано с уменьшением плотности и непрерывности пленки. Длительный термический отжиг пленок приводит к повышению кислотостойкое™. •

Пленки нитрида кремния вследствие более высокой плотности, чем пленки окиси кремния, и термостойкости обладают лучшей ма­ скирующей способностью по отношению к диффузантам. Пленка нитрида кремния толщиной 1800 А полностью экранирует кремний от диффузии алюминия, проводимой в запаянной ампуле из эвтек­ тики Si — А1 при температуре 1150° С в течение 44 ч. Глубина диф­ фузии в незащищенной части кремния составляет 29 мкм. После 98 ч в пленке нитрида кремния возникают сквозные дефекты раз­ мерами 10—20 мкм и она разрушается.

Пленка толщиной 500 А выдерживает двухстадийную диффу­ зию бора, проводимую из ВВг3 (загонка при температуре 1100° С на глубину 3 мкм). После удаления стекла разгонку ведут при тем­ пературе 1200°С в течение 16 ч. При более высоких температурах пленка нитрида кремния слабо реагирует с окисью бора.

Пленки нитрида кремния толщиной 1300 А полностью экрани­ руют кремний при диффузии из POCI3 (загонка при температуре 1100°С и глубине 3 мкм), а пленки толщиной 1000 А почти пол­ ностью реагируют с диффузантом, образуя на поверхности стекло­ образное соединение, легко растворимое в плавиковой кислоте.

электрических параметров и изменение вида вольтамперных харак­ теристик. Чтобы не ухудшались параметры и характеристики при­ боров, активные элементы р — «-переходов должны быть защищены слоем стекла. Слой стекла связывает мигрирующие ионы, повышает стабильность и надежность приборов и герметизирует активный элемент от внешних воздействий.

Метод защиты стеклом применяют для планарных, меза-диффу-

широко используют пластмассу. Но пластмасса не полностью защи­ щает переход от проникновения влаги и движения ионов, поэтому

поверхность. Кроме того, стекло может защищать часть металличе­ ских выводов, смежных с полупроводниковым материалом, для укрепления всей структуры прибора. Пленка стекла защищает при­ бор от утечек тока по поверхности, а также служит в качестве эф­ фективного химического и механического барьера против движения примесных ионов в пассивированный слой полупроводника.

2. Стекло, состоящее из модификатора, кремнезема и солей борной кислоты. Модификатор содержит 5—24% окиси алюминия и цинк или кадмий; кроме того, в модификатор может входить окись берил­ лия. Общая концентрация модификатора в стекле не должна пре­ вышать 40%.

3. Боросиликатное стекло, содержащее 80% окиси кремния, 14%' окиси бора и 16% вольфрама. Наносится на кристалл испаре­ нием в вакууме при температуре 2000° С. Пленка Стекла на поверх­ ности полупроводникового материала обладает большой механичеческой прочностью и высокой стойкостью к термоциклированию в диапазоне температур от —196 до +100° С без появления микро­ трещин.

4. Стеклянная пленка на поверхности полупроводникового кристалла, создаваемая нагреванием в течение 1—3 ч при темпера­ туре 400—700° С в среде, содержащей кислород, пары окислов или

галоидов свинца, сурьмы и других металлов. Внедрение атомов свинца или сурьмы в решетку окиси кремния или германия ослаб­ ляет межатомные связи и ускоряет процесс окисления поверхности кристалла с образованием пленки стекла.

5. Порошкообразное стекло, используемое для защиты кремние­ вых приборов и состоящее из 50% окиси свинца, 40% двуокиси крем­

в дистиллированной воде, наносят на поверхность кристалла и

термообработки в вакууме при температуре 300° С в течение 15 мин образуется стеклообразная пленка толщиной 1 мкм., на поверхности которой разложением этилокремниевой кислоты выращивается

к воздействию ионов. По мере проникновения ионов на поверх­ ностях р — «-переходов могут возникать каналы, которые увеличи­ вают нестабильность приборов. Поэтому силикатные или кварцевые стекла не очень эффективны в качестве защитных пленок для ионночувствительных поверхностей различных приборов.

Наиболее перспективным для таких приборов является боратное стекло, отличающееся низкой электропроводностью и малыми диэлектрическими потерями, высокой механической прочностью, термической и климатической стойкостью. Это стекло спаивается при температурах до 800° С, относительно инертно и водонепро­ ницаемо, имеет регулируемый коэффициент температурного расши­ рения.

Корпуса А-2 отличаются от корпусов А-1 несколько большими габаритами (табл. 27). В настоящее время в этих корпусах герме­ тизируют диоды МД-3, 1Д507А, 2Д503А-Б и др.

Металлостеклянные. Для приборов с мощностью рассеивания более 100 мет цельностеклянные корпуса не могут быть использо­ ваны из-за высокого теплового сопротивления, поэтому применяют

первому, но в зависимости от типа прибора может служить основа­ нием для приварки контактной пружины или иметь скос для про­ пускания верхнего вывода от полупроводниковой структуры. Кристаллодержатель можетбыть изготовлен из ковара, никеля или меди, что позволяет значительно повысить рабочую мощность при­ бора.