химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

здоровье человека. Все работы по обезжириванию необходимо проводить в помещениях, оборудованных приточно-вы-тяжной вентиляцией с использованием специальных скафандров или герметичных установок.

Технологический процесс обезжиривания включает в себя загрузку полупроводниковых подложек во фторопластовые кассеты, которые последовательно опускаются в несколько ванн (от двух до четырех) с растворителем или смесью растворителей. В первой ванне происходит удаление наиболее грубых жировых загрязнений, во второй ванне снимаются оставшиеся не растворенными при первой обработке участки жировых покрытий, а в последующих ваннах происходит окончательная более тщательная отмывка подложек.

Наиболее перспективным способом обезжиривания является способ, в котором в качестве реагентов используются не жидкие растворители, а пары кипящих растворителей. Суть способа заключается в том, что пары растворителя более активно взаимодействуют с загрязнениями на поверхности полупроводниковой подложки и более эффективно их растворяют. Кроме того, в процессе обезжиривания в больших пределах и с большой скоростью можно проводить смену отработанного пара на новую свежую порцию пара. Важным преимуществом этого способа является то, что весь процесс проводится в герметичной камере и может быть полностью автоматизирован.

В процессе обезжиривания происходит взаимодействие растворителя с различными видами загрязнений и в результате десорбции молекулы этих загрязнений переходят с поверхности полупроводниковой подложки в приповерхностный слой растворителя (жидкости или пара), а молекулы растворителя оседают на поверхности подложки. Происходит как бы замещение адсорбированных молекул загрязнений молекулами растворителя. Процесс замещения зависит от многих физических факторов, например от энергии связи молекулы загрязняющего вещества с поверхностью полупроводниковой подложки или с растворителем.

Таким образом, в процессе обезжиривания на поверхности полупроводниковой подложки создаются слои растворителя, которые необходимо удалить. Поэтому вторым этапом в процессе отмывки подложек после их обезжиривания является процесс промывки их в особо чистой воде.

Процесс промывки в особо чистой воде служит для удаления с поверхности подложек остатков растворителя и частиц продуктов растворения. В зависимости от требований последующих технологических процессов промывку полупроводниковых подложек проводят в деионизованной воде, удельное сопротивление которой вы-

58

бирают равным 1—20 МОм-см. Промывку подложек проводят в ультразвуковых ваннах с подогревом и без подогрева воды.

Для повышения эффективности процесса промывки подложек наряду с ультразвуковыми ваннами часто используют гидромеханические приспособления в виде кистей и щеток, а также гидродинамические устройства с интенсивной подачей струи проточной воды.

О качестве промывки подложек судят по значению удельного сопротивления воды на входе и выходе промывочной камеры. Сопротивление воды на выходе тем выше, чем меньше в ней загрязнений. Обычно промывку ведут до тех пор, пока сопротивление воды на выходе не сравняется с сопротивлением воды на входе промывочной камеры.

§ 4.4. Химическая обработка полупроводниковых подложек

Процесс химической обработки полупроводниковых подложек состоит в растворении их поверхностного слоя под действием кислотных или щелочных травителей. Данный процесс является гетерогенным, так как взаимодействие полупроводникового материала с травителем осуществляется на границе раздела двух различных сред: твердой (подложка) и жидкой (травитель). Другая особенность химического взаимодействия подложки с травителем состоит в том, что процесс травления подложки не является равновесным — объем удаляемого полупроводникового материала меньше, чем тра-вителя. Избыток травителя и фиксация его температуры позволяют производить процесс химической обработки с постоянной скоростью и таким образом точно рассчитать толщину удаляемого слоя полупроводникового материала.

Однако следует учитывать тот факт, что скорость травления слоя, нарушенного при механической обработке, и исходного ненарушенного материала не одинакова. Скорость травления механически нарушенного слоя значительно выше. Это объясняется наличием в механически нарушенном слое большого количества структурных нарушений, которые увеличивают эффективную площадь взаимодействия полупроводникового материала с травителем, что приводит к возрастанию скорости травления.

Существует две теории саморастворения полупроводниковых материалов: химическая и электрохимическая. Согласно химической теории, растворение полупроводникового материала происходит в две стадии: сначала он окисляется, а затем образовавшийся оксид переходит в раствор (растворяется). Согласно электрохимической теории, взаимодействие между полупроводниковым материалом и травителем не ограничивается чисто химическими процессами окисления и растворения оксида, а состоит из анодного и катодного процессов, сопровождающихся протеканием локальных токов между отдельными участками полупроводниковой пластины. При погружении полупроводниковой подложки в травитель на поверхности раздела подложка — травитель образуется двойной электрический слой и между электролитом и подложкой возникает разность по-

59

тенциалов, которая и приводит к электрохимическому процессу растворения полупроводника.

Травление германия. Для химической обработки германия используют различные по составу травители. Основными составными частями травителей для германия является азотная и плавиковая кислоты, а также перекись водорода. Азотная кислота является сильным окислителем германия, а плавиковая хорошо растворяет диоксид германия. При использовании в качестве травителя перекиси водорода химическая обработка германия проводится при температуре 70—80°С. К основным частям травителя иногда вводят добавки, которые играют роль ускорителей химической реакции (бром) или замедлителей (уксусная кислота).

Основным параметром химической обработки является скорость травления германия. Для различных составов травителей и различных кристаллографических направлений скорости травления существенно различаются. Различия в скорости растворения германия объясняются неодинаковой энергией, необходимой для высвобождения атома из кристаллической решетки.

Наиболее употребительный травитель для германия имеет такой состав:

5 об. ч. HNOs + З об. ч. HF+3 об. ч. СН3СООН + 0,06 об. ч. Вг2.

Вместо брома для ускорения реакции можно использовать NaJ„ Na2Cr207 и другие добавки.

Травление кремния. Химическая инертность кремния объясняется наличием на исходной пластине оксидной пленки, которая растворима только в водных растворах щелочей и плавиковой кислотьи Поэтому для химической обработки кремния используют два вида травителей: кислотный и щелочный. В качестве кислотных травителей применяют различные смеси азотной и плавиковой кислот. Максимальная скорость травления кремния достигается при соотношении HN03: HF= 1 : 4,5 в молярных долях. Растворение кремния в этом составе травителя происходит по следующей реакции: 3Si-r-+ 4HN03+18HF = 3H2SiF6 + 4NO + 8H20.

За счет разницы в концентрации травителя у выступов и впадин, которые имеют место на поверхности кремния, происходит более быстрое растворение выступов. Это приводит к сглаживанию поверхности полупроводниковой подложки.

В качестве щелочных травителей используют водные (10—20%) растворы КОН и NaOH. Травление кремния в щелочных составах проводят при температуре 90—100°С. Обработка в щелочных тра-вителях не дает желаемой зеркальной поверхности кремния, поэтому данный вид травителя в качестве полирующего не нашел широкого практического применения в промышленности. Однако щелочный травитель часто используют для так называемого анизотропного травления, т. е. в тех случаях, когда требуется вытравить на поверхности подложки лунку определенной формы. Особый интерес представляют лунки V-образной формы, широко используемые для. изоляции отдельных областей ИМС.

60

Для анизотропного вытравливания V-образных лунок^на поверхности кремния можно использовать травитель, состоящий из гидразина, пропилового спирта и воды. В качестве окислителя в этом травителе выступает гидразин, окисляющий кремний до гидрати-рованного диоксида кремния, пропиловый спирт является комплек-сообразующим агентом, способствующим образованию комплексного-иона.

Характерной особенностью данного травителя является то,, что он не реагирует с пленкой диоксида кремния и пленкой алюминия, которые могут быть использованы в качестве защитных масок при вытравливании лунок.

Селективным травителей для кремния является смесь N2H4 с водой. Этот травитель обеспечивает высокую скорость травления кремния (около 0,05 мкм/с при температуре 120°С) в направлении, перпендикулярном плоскости подложки и совпадающем с кристаллографической плоскостью (100).

В технологии изготовления ИМС в настоящее время используют анизотропное травление кремниевых подложек, ориентированных по плоскостям (100) и (ПО), так как другие ориентации не позволяют получать нужных углублений.

Скорости травления основных кристаллографических плоскостей: в кремнии находятся в следующих соотношениях: (110)>(100)> >(111) — для кислотных травителей и (100) > (110) > (111) — для» щелочных травителей.

Травление карбида кремния. Карбид кремния чрезвычайно устойчив к химическому воздействию при температурах до нескольких сотен градусов Цельсия. Ни один из рассмотренных травителей' не является достаточно действенным, чтобы обработать поверхность подложки из карбида кремния. Для травления такого материала, как карбид кремния, необходимо, чтобы в соединение с реагентом вступали оба компонента материала, в данном случае кремний » углерод.

Наиболее подходящими травителями для карбида кремния являются составы на основе расплавленных солей и щелочей. В качестве примера приведем несколько травильных составов для карбида кремния: расплавленная NaOH (КОН) при температуре 900°С^ расплавленная соль К2С03 при температуре 1000°С; смесь расплавленных солей Na2C03 и КгС03

страница 15
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87

Скачать книгу "Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем" (3.82Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
шинглас кадриль соната красно коричневый
gotway monster 22 2400
матрас ортопедический 80х190 распродажа
детские надувные аттракционы

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(17.08.2017)