Очистка монокристалла кремния

После получения слитка монокристалла с минимально возможным количеством дислокаций, его необходимо очистить от различных примесей, так как их количество недопустимо для производства качественных микросхем.

Для очистки монокристалла широко используется метод зонной плавки, причем этот метод может использоваться и для очистки, и для выращивания кристалла одновременно.

Метод основан на том, что растворимость примесей в жидкой фазе на несколько порядков больше чем в твердой. Поясняет метод зонной плавки Рис. 9.

Рис. 9 Очистка кристалла методом зонной плавки

При продвижении зоны нагрева, перемещается зона плавления, которая насыщается примесями и которые скапливаются в конце слитка. Операцию очистки можно повторить несколько раз, однако многократное повторение не приведет к полной очистке кристалла, так как по мере удаления примесей из слитка, в него попадают новые из контейнера и из окружающей среды.

Легирование кристалла

Для дальнейшего производства необходимо получить полупроводник n-типа или p-типа. Для получения необходимого типа проводимости в кристалл необходимо ввести определенную примесь (донорную или акцепторную). Эта операция носит название легирование кристалла. Эта операция может выполняться в процессе выращивания кристалла. Легирование полупроводника осуществляется введением в расплав соответствующей примеси при росте кристалла.

Резка кристалла на пластины

После получения монокристалла кремния и перед резкой его на пластины необходимо выполнить ряд операций. Первая из них - это калибровка монокристалла. Эта операция служит для придания кристаллу строго цилиндрической формы заданного диаметра. Следующая операция - это кристаллографическая ориентация монокристаллических слитков. В процессе роста монокристаллов наблюдается несоответствие оси слитка кристаллографической оси. Для получения пластин ориентированных в заданной плоскости, до резки производят ориентацию слитков. Ориентация полупроводников предусматривает определение кристаллографической плоскости, в которой материал имеет заданные электрические свойства. Для ориентации полупроводников пользуются рентгеновскими методами. Рентгеновский метод основан на отражении рентгеновских лучей от поверхности полупроводникового материала. Интенсивность отражения зависит от плотности упаковки атомами данной плоскости. Таким образом определяют ориентацию слитка относительно кристаллографических осей. Затем на монокристалле делают базовый и дополнительный срезы для определения кристаллографических осей. Базовый срез необходим для ориентации подложек на операциях литографии. Дополнительные срезы делают для идентификации пластин полупроводников различных марок и имеющих различную кристаллографическую ориентацию. При ориентировании торцевых срезов определяется угол между торцевой плоскостью и заданной кристаллографической плоскостью. Эти данные указываются в сопроводительной документации и используются при установке слитка в станке для резки на пластины (см. Рис. 10 ).

Рис. 10 Кристаллографическая ориентация слитков монокристалла

После ориентации кристалла следует операция его резки на пластины. После резки пластины подвергаются шлифовке, полировке и химическому травлению.