химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

, взятых в соотношении 3:1, приз температуре 1000°С.

Травление арсенида галлия. Арсенид галлия травят как в щелочных, так и в кислотных травителях. Щелочной травитель, состоящий из 5%-ного водного раствора NaOH и 30%-ной перекиси водорода, взятых в соотношении 5:1, используют для химической обработки подложек при температуре 40—60°С. Кислотный травитель,-состоящий из смеси азотной и соляной кислот и воды, взятых в соотношении 1:2:2, используют главным образом для травления? подложек из арсенида галлия, ориентированных по плоскости (111 > при температуре 25—30°С.

Полирующим травителем для подложек из арсенида галлия является состав на основе азотной и плавиковой кислот и воды, взятых в соотношении 3:1:2.

Представляет интерес анизотропное травление арсенида галлия при подготовке подложек для локальной эпитаксии, а также для вытравливания углублений в исходных подложках для изоляции отдельных областей полупроводниковых структур. Для анизотропного травления арсенида галлия используют смесь из воды, перекиси водорода и серной кислоты, взятых в соотношении 1:8:1 или 8:1:1. Условием получения хороших лунок травления является низкое содержание серной кислоты в составе травильной смеси.

При оптимальных условиях химической обработки на поверхности подложек из арсенида галлия могут быть получены углубления с достаточно плоским дном и определенным углом наклона боковой поверхности лунки.

§ 4.5. Химико-динамическая обработка полупроводниковых подложек

Если проводить процесс химической обработки таким образом, что исходная полупроводниковая подложка будет находиться в статическом (неподвижном) положении, то процесс растворения полупроводникового материала будет проходить неравномерно по всей поверхности подложки. Неравномерность стравливания полупроводникового материала объясняется следующими факторами. Во-первых, в статическом положении подложки концентрация травильного раствора различна для различных участков поверхности. Во-вторых, за счет неровностей (выступы и впадины) поверхности подложки в разных ее частях выделяется неодинаковое количество теплоты, что приводит к локальному перегреву отдельных участков подложки и резкому увеличению скорости растворения полупроводникового материала. В-третьих, периферийные области подложки (ее краевые части), к которым быстрее поступает свежий травитель, находятся не в одинаковых термодинамических условиях и в результате этого подвергаются более интенсивному травлению.

Указанные факторы приводят к тому, что в результате химической обработки подложки, находящейся в статическом положении, резко ухудшается ее плоскопараллельность и возникают завалы на ее краевых участках.

Для устранения этих нежелательных эффектов в полупроводниковой технологии применяют так называемую химико-динамическую обработку полупроводниковых подложек. Принцип химико-динамической обработки заключается в активном перемешивании травителя непосредственно у поверхности подложки и постоянном вращении подложки в объеме травителя.

Известно, что скорость стравливания полупроводникового материала в первую очередь зависит от скорости удаления продуктов реакции от поверхности подложки и скорости доставки новых порций травильного раствора к границе раздела подложка — трави-

62

тель. Перемешивание травителя безусловно способствует быстрейшему выравниванию состава травителя по всему объему травильной камеры и, как следствие, приводит к равномерности процесса химической обработки полупроводниковой подложки.

Химико-динамический процесс обработки подложек позволяет получать поверхность с высокой однородностью по плоскопарал-лельности, требует меньших затрат времени и реактивов и, что самое важное, легко поддается автоматизации. В настоящее время в полупроводниковой технологии применяют установки химико-динамической обработки, позволяющие добиваться гладкой зеркальной поверхности полупроводниковых подложек, соответствующей 14-му классу чистоты обработки.

Установка химико-динамического травления полупроводниковых подложек включает в себя в качестве основного узла фторопластовый барабан-стакан, в который помещены кассеты с подложками. Барабан-стакан наклонен к плоскости нормали под углом 20—40° в соединен через редуктор с валом двигателя. При включении двигателя барабан-стакан начинает вращаться с заданной скоростью, а помещенные внутрь барабана-стакана кассеты с подложками перекатываются по его внутренней поверхности.

Установка снабжена автоматическим устройством для загрузки и выгрузки кассет с подложками, а также для плавной регулировки скорости перемещения подложек в процессе травления. Ванны для травления, а также емкости с запасом кислот полностью изолированы от оператора, что гарантирует безопасность проведения химико-динамического процесса обработки подложек.

Способ химико-динамического травления полупроводниковых подложек широко используется при создании мезаструктур, которые находят применение при изготовлении диодов и транзисторов, а также в различных типах ИМС.

§ 4.6. Электрохимическая обработка полупроводниковых подложек

Электрохимическая обработка полупроводниковых подложек включает в себя два процесса: электролитическое анодное растворение и анодно-механическое травление полупроводниковых материалов.

Процесс электролитического анодного растворения осуществляют, подавая на обрабатываемый полупроводниковый материал (подложку) положительный потенциал. Если через подложку и металлический электрод, погруженные в электролит, пропускать электрический ток, то начинается процесс электролиза, при котором химические превращения происходят на электродах, т. е. там, где ионный механизм электропроводности в растворе изменяется на электронный в полупроводнике и металле.

Весь процесс является окислительно-восстановительной реакцией, причем анод служит окислителем, так как он принимает электроны, а катод — восстановителем, так как он отдает их. Следовательно, электрохимическое травление полупроводниковых материа-

63

лов состоит из двух электродных процессов: анодного растворения и катодного восстановления. Анионы и катионы, теряя свой заряд на электродах, вступают во вторичное взаимодействие с электродами, раствором и между собой.

Электролитическое анодное растворение кремния производят главным образом в растворах, содержащих плавиковую кислоту. Практическое использование получил состав электролита на основе плавиковой кислоты, бифторида аммония и глицерина. Сам процесс -анодного растворения кремния проходит в узком интервале плотностей тока.

При малых плотностях анодного тока (20—50 мА/см2) растворе-шие кремния сопровождается образованием толстой аморфной пленки фтористых соединений двухвалентного кремния. В состав этой пленки входит фтористо-кремниевый комплекс SiF2, который медленно растворяется в воде с выделением водорода.

При больших плотностях тока (50—70 мА/см2) процесс анодного ? окисления ускоряется и ток, протекающий через электролит, уменьшается. Однако ускорение процесса окисления лимитируется недостатком молекул плавиковой кислоты, которые диффундируют из объема электролита. Это, в свою очередь, затрудняет образование пленки фтористых соединений, и начинается новый электролитический процесс анодного растворения кремния в четырехвалентной «форме. Продуктом реакции при этом процессе является кремние-•фтористоводородная кислота.

При еще более высоких плотностях тока (80—150 мА/см2) происходит образование пассивирующей пленки диоксида кремния, т. е. 'Начинается процесс анодного окисления, а процесс анодного растворения кремния прекращается.

Процесс электролитического анодного растворения кремния :имеет ряд преимуществ (отсутствие завалов по краям пластины, высокая плоскопараллельность пластин и высокий класс чистоты обработки), которые позволяют использовать этот процесс для подготовки подложек.

Процесс анодно-механического травления полупроводниковых подложек основан на использовании одновременно двух способов: анодного растворения полупроводникового материала в электролите и механического воздействия полировки. Сущность анодно-механи-ческого процесса заключается в том, что на обрабатываемую полупроводниковую подложку подают положительный потенциал, а на полировальный круг — отрицательный потенциал (полировальный круг служит вторым электродом), а между подложкой и полировальным кругом помещают слой электролита. В полировальном круге имеются радиальные пазы, по которым электролит растекается по всей обрабатываемой поверхности. Для интенсификации •процесса сторона обрабатываемой полупроводниковой подложки, соприкасающаяся с полировальником, освещается для генерации необходимых при анодном растворении дырок.

Производительность анодно-механического процесса зависит от

¦?4

частоты вращения полировального диска-катода, состава и свойств электролита, плотности анодного тока, скорости подачи электролита в рабочее пространство и температуры проведения процесса.

§ 4.7. Парогазовая обработка кремниевых подложек

Парогазовая обработка кремниевых подложек находит все более широкое применение в технологических процессах изготовления полупроводниковых приборов и ИМС. Особое практическое значение этот процесс имеет для подготовки подложек перед эпитаксиальный наращиванием кремниевых слоев, так как исключается возможность промежуточного загрязнения.

Этот процесс может проводиться после механической полировки, химического травления и других видов технохимиче-ской обработки. Воздействию парогазовых смесей подвергаются поверхностные слои кремниевых подложек, которые в процессе обработки удаляются вместе с имеющимися на них загрязнениями и нарушениями.

Рассмотрим несколько способов парогазовой обработки, которые находят применение в полупроводниковой технологии.

Обработка в смеси (НС1+Н2). Процесс проводят в герметичной камере при температуре 1200° С. Кремниевые подложки располагают в реакторе рабочей · камеры и прогревают в течение нескольких минут в потоке очищенного водорода. После этого в поток водорода добавляют небольшое количество (0,5—2% по объему) безводного хл

страница 16
< 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
монтаж систем вентиляции и кондиционирования обучение
волейбольная форма заказать
символика адвокатуры
курсы разработчиков и поддержки сайтов

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
(07.12.2016)