5 Апреля 2012г.

…//продолжение

Технологический цикл изготовления планарных приборов включает в себя от 250 операций для транзисторов, и 1500 для интегральных схем. Наиболее общая классификация технологических операций включает в себя групповую и индивидуальную обработку изделия. Чем больше удельный вес групповых операций, тем лучше технико-экономические показатели определенного технологического метода.

Групповая обработка обеспечивает высокую производительность; снижается разброс параметров приборов и увеличивается процент выхода годных изделий.

Особенностью планарной технологии является повторяемость однотипных технологических операций.

Методы контроля чистоты поверхности пластин.

В процессе резкой шлифовки пластины полупроводниковых материалов загрязняются различными органическими веществами (чаще всего жиры), что значительно сказывается на скорости травления.

Поверхностные загрязнения классифицируются на следующие виды:

1. Физические или механические.

2. Молекулярные.

3. Ионные загрязнения.

4. Атомные загрязнения.

Физические.

К ним относятся пыль, волокна, абразивные частицы. Их наличие приводит к неравномерности травления.

Молекулярные.

Природные или синтетические воски, смолы и растительные масла.

Ионные.

Это остатки щелочных или кислотных растворов. Они вызывают нестабильность характеристик приборов, при попадании в слои окисла кремния.

Атомные.

Это тяжелые металлы — золото, серебро, медь. Они вызывают паразитные емкости

Для успешной очистки пластины необходимы соответствующие методы контроля загрязнения. Наиболее точные методы контроля требуют сложной и уникальной аппаратуры и длительных экспериментов, что невозможно выполнить непосредственно в процессе проведения технологических операций. Тем не менее, необходим постоянный контроль частоты как поверхности пластин, так и технологических сред (воды, газов, кислот, растворителей).

Существуют методы прямого и косвенного контроля.

К прямому относятся:

1. Наблюдение пластины в темном или светлом поле микроскопа.

2. Наблюдение пластины в косом свете.

3. Люминесцентный метод (под влиянием ультрафиолетовых лучей).

4. Метод, основанный на смачивании. (либо погружение пластины в чистую воду, либо наблюдение рисунка изморози).

Наиболее точным косвенным методом является радиохимический метод. Определяется количество абсорбированных радиоактивных изотопов по их поверхности. Для этого снимаются спектры излучения образца, и сравниваются со спектрами отдельных эталонных препаратов.

Процесс травления состоит из нескольких этапов:

Реагент должен приблизиться к поверхности пластины, абсорбироваться на ней и вступить с кремнием в химическое взаимодействие.

Образовавшимся продуктам реакции необходимо деабсорбироваться с поверхности, а затем удалиться в объем раствора.

Доставка молекул из объема травителя к поверхности пластины — диффузионный процесс, скорость которого равна V_д=К_д (С-С')

К_д — коэффициент диффузии молекул травителя.

Скорость травления определяется скоростью химической реакции

V=(К_д*К_р*exp(-E/KT))/К_д+К_р*exp(-E/KT)

Кремний является довольно инертным материалом, что объясняется наличием окисной пленки на его поверхности. В состав травителя для кремния вводят плавиковую кислоту. Для объяснения саморастворения кремния существуют две теории: химическая и электрохимическая.

Химическая теория — травитель должен содержать два компонента:

1. Окислитель (азотная кислота).

2. Растворитель окисла (плавиковая кислота).

Электрохимическая теория предполагает, что поверхность полупроводника является энергетически неоднородной. В результате на ней могут возникать пространственно разделенные участки микрокатодов и микроанодов.

Основными катодными реакциями для кремния являются: определение водорода и восстановление молекул окислителей. Процесс может идти с захватом электронов из зоны проводимости или валентной зоны (равносильная инжекция дырок на поверхности кремния).

Анодный процесс определяется разрывом связи кристаллической решетки. На разных участках поверхности он проходит с различной скоростью.

В местах выхода дислокации и других нарушениях решетки анодный процесс протекает более интенсивно.

!!!!!лекция пропущена!!!