2.2 Типовой технологический процесс изготовления спп
Хотя номенклатура приборов, выпускаемых на ООО "Элемент-Преобразователь", насчитывает более 100 наименований, технологический процесс их изготовления можно разбить на несколько общих для всех приборов операций. Блок-схема типового технологического процесса изготовления тиристора представлена на рисунке 2.2
Р
исунок
2.2- Типовой технологический процесс
изготовления полупроводникового прибора
2.3 Механическая обработка кремния.
2.3.1 Использование монокристаллов. Требования к поверхности.
Для создания p-n-переходов служат полупроводниковые подложки – пластины и кристаллы. Пластины и кристаллы получают из слитков монокристаллического полупроводникового материала механической обработкой – резкой, шлифовкой и полировкой. Слитки диаметром от 20 до 75 мм и длиной от 50 до 200 мм имеют форму, близкую к цилиндрической.
К качеству поверхности и точности формы окончательно обработанных пластин и кристаллов предъявляют высокие требования. Это обусловлено тем, что в процессе изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем для качественного выполнения операций, следующих за механической обработкой (травления, эпитаксии, фотолитографии, диффузии, сборки), требуется почти идеальная форма и структура поверхности подложек. В ином случае возможен брак на этих операциях и ухудшение электрофизических параметров выпускаемых приборов.
2.3.2 Резка диском с внутренней алмазной режущей кромкой
Наибольшее распространение при резке полупроводниковых слитков на пластины получил метод, при котором в качестве режущего инструмента используют диск с внутренней алмазной режущей кромкой. По сравнению с другими этот метод обеспечивает более высокую производительность и качество обработки и меньший пропил при резке.
2.3.3 Шлифовка полупроводниковых материалов
Операции резки не позволяют получить поверхности подложек с требуемой точностью и качеством. Пластины и кристаллы, полученные резкой, имеют различные погрешности формы (неплоскость и непараллельность плоскостей, изгиб), значительный по величине нарушенный слой и разброс в толщине. Поэтому необходима дальнейшая обработка подложек для улучшения точности и качества их поверхностей. Эту обработку, выполняемую с использованием абразивных материалов, подразделяют на шлифовку и полировку.
Под шлифовкой подразумевают обработку пластин и кристаллов на твердых доводочных дисках – шлифовальщиках (из чугуна, латуни, стекла и др.) абразивными микропорошками зернистостью от 20 мкм. Шлифовка характеризуется 9-12-м классами шероховатости поверхности.
2.3.4 Контроль полупроводниковых пластин и кристаллов
Качество поверхности полупроводниковых пластин и кристаллов определяется шероховатостью и глубиной нарушенного слоя. Шероховатость поверхности в соответствии с ГОСТ 2789-73 может оцениваться либо средним арифметическим отклонением профиля Ra , либо высотой микронеровностей Rz 2.4 Диффузия
2.4.1 Диффузионный метод получения p-n переходов
Для создания p-n переходов на кремнии и германии используется метод диффузии.
Под диффузией понимают процесс проникновения атомов одного вещества в другое, который происходит в результате разности концентраций.
При соответствующем выборе примесного элемента, в процессе диффузии образуется слой полупроводника, тип проводимости которого противоположен типу проводимости исходного материала. На глубине, где концентрация введенной примеси равна концентрации примеси в исходном материале, образуется p-n переход.
В связи с тем, что диффузионные процессы растянуты по времени (десятки часов), ими легче управлять. Существующие методы диффузии позволяют не только получить p-n переход на заданной глубине и с требуемым градиентом концентрации примесей, но и регулировать величину поверхностной концентрации. Диффузионным методом можно уверенно получать p-n переходы с тонкими базами и на их основе изготовлять быстродействующие диоды и высокочастотные транзисторы.
Однако приведение диффузионных процессов сопряжено с рядом трудностей. Диффузионные процессы часто требуют применения особо чистых материалов. Кроме того, при термообработке изменяется удельное сопротивление полупроводникового материала.