химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

В зависимости от свойств адсорбированных атомов вновь возникающие уровни могут быть акцепторными и донорными. Если на поверхности полупроводникового материала адсорбируется атом или молекула, которые захватывают электроны, то образуются акцепторные уровни. Если в этом случае исходный полупроводниковый материал обладает электронной электропроводностью, то электроны из зоны проводимости или с донорных уровней будут стремиться заполнить акцепторные уровни, лежащие ниже уровня Ферми. Это приводит к тому, что тонкий слой полупроводникового материала, расположенный в непосредственной близости от поверхности кристалла, обедненной подвижными электронами, оказывается положительно заряженным оставшимися там донорными центрами. Возникающее электрическое поле направлено таким образом, что отталкивает электроны, приходящие из объема полупроводникового материала, и создает энергетический барьер. При этом наблюдается искривление энергетических зон на границе полупроводник—среда и возникновение инверсных слоев на поверхности полупроводникового материала.

Адсорбция молекул газа или паров может быть физической или химической. В случае физической адсорбции пары и газы удерживаются на поверхности полупроводникового материала за счет сил кулоновского взаимодействия между ионами твердого тела и поляризующимися молекулами газа или пара.

В случае химической адсорбции (хемосорбции) молекулы диссоциируют на атомы, между ними и поверхностными атомами полупроводникового материала происходит перераспределение валентных электронов с образованием устойчивых химических связей. Так, пары воды адсорбируются на поверхности полупроводниковых материалов с помощью обоих механизмов, причем два-три первых слоя (химические) прочно связаны с атомами решетки полупроводника и являются неподвижными, а в последующих слоях (физических) молекулы воды могут перемещаться по поверхности полупроводникового материала.

Таким образом, адсорбция различных газов и паров приводит к образованию пространственного заряда в приповерхностной области полупроводника. Наиболее активными являются хемосорби-рованные газы, особенно кислород и пары воды. Адсорбция кислорода, озона, а также хлора способствует созданию поверхностного заряда с отрицательным знаком. Адсорбция паров воды, спирта, ацетона, наоборот, обусловливает образование положительного заряда.

Адсорбированная на поверхности полупроводникового материала влага может содержать ионы металлов (например, натрия в количестве до 1014 см~2) и быть ионным проводником. При приложе-

288

нии к р-п-переходу, выходящему на такую поверхность

полупроводника внешнего электрического поля, возникает поверхностный ионный ток, который может на несколько порядков превышать объемный ток р-п-перехода.

Помимо ионного тока значительную роль в изменении электрических параметров приборов играют токи утечки, обусловленные образованием инверсных слоев (каналов). Так, инверсный слой, образовавшийся на какой-либо части полупроводникового материала и примыкающий к ?-?-переходу, выходящему на эту поверхность полупроводника, увеличивает эффективную площадь р-п-перехода и способствует возрастанию обратного тока прибора. Следовательно, обратный ток прибора может значительно возрасти вследствие ионной или канальной проводимости.

По характеру изменения обратного тока можно судить о том, какой механизм преобладает. Для ионных токов зависимость близка к линейной, канальный ток изменяется пропорционально корню квадратному из приложенного напряжения.

Уменьшение пробивного напряжения ?-?-перехода также связано с наличием каналов. Напряжение пробоя ?-?-перехода в районе канала меньше, чем в объеме, так как проводимость канала больше проводимости исходного материала базы.

Важным параметром, на который оказывает влияние состояние поверхности полупроводникового материала, является скорость поверхностной рекомбинации неосновных носителей заряда.

Скорость поверхностной рекомбинации значительно выше объемной из-за указанных нарушений поверхностного слоя полупроводника и механизмов адсорбции. Поэтому действительное время жизни неосновных носителей заряда значительно меньше времени жизни, определяемого только одними объемными дефектами. В транзисторах увеличение поверхностной рекомбинации приводит к уменьшению коэффициента переноса носителей заряда и снижению коэффициента усиления.

При длительной работе приборов ухудшение, их электрических параметров происходит в первую очередь вследствие изменения состояния поверхности полупроводникового кристалла с р-п-пере-ходами. Изменение состояния поверхности полупроводникового кристалла обусловлено изменением окружающей среды и ее воздействием на полупроводниковый материал. Поэтому от качества защиты поверхности полупроводникового кристалла с р-п-перехо-дами зависят не только электрические параметры готовых приборов, но и их надежность и срок службы.

В полупроводниковой технологии для предотвращения влияния внешней агрессивной среды на поверхность кристалла полупроводника с ?-?-переходом используют различные приемы и технологические операции, которые дают возможность стабилизировать электрические параметры готового прибора при его работе и длительном хранении.

16—210

289

§ 13.2. Защита веществами на основе кремнийорганических соединений и полимеров

Нанесение жидких кремнийорганических лаков и компаундов на поверхность полупроводникового кристалла с р-га-переходами с последующим их отверждением, явившееся одним из первых методов защиты поверхности, сохранило применение до настоящего времени.

Этот метод используют в первую очередь при изготовлении приборов непланарного типа (сплавных, сплавно-диффузионных, меза-сплавных и.мезадиффузионных).

Таблица 13.1

Наименование Режим сушки Удельное сопротивление Р,Ом · см время, ч температура, °С при 20° С при 200° С

Лак:

МК-4У 5 200 1014 10'2

К-55 3 150 10>3 1012

К-1 4 150 10>2 10'°

ПЭ-518 3 200 1014 10'2

КО-938 1 150 1014 10'2

КО-961 1 20' 10'4 10'2

Эмаль РПЭ-401 5 200 10'4 ю12

Компауид 12 100 ю13 10ю

МБК-3

Эмаль ЭС-50 2 180 10'4 10"

По этому способу тонкие слои лаков и компаундов наносят на поверхность полупроводникового кристалла в местах выхода границ р-га-переходов и сушат. Покрытие плотно сцепляется с поверхностью полупроводникового кристалла и предотвращает доступ внешней атмосферы.

Основными достоинствами метода являются его простота и возможность автоматизации процесса защиты. К недостаткам следует отнести возникновение механических напряжений в приповерхностном слое полупроводникового материала, которые оказывают влияние на стабильность электрических параметров и снижают механическую прочность готового прибора.

В качестве материалов для защиты ?-?-переходов используются различные кремнийорганические лаки и компаунды, обладающие относительно высокой влагостойкостью и хорошими диэлектрическими свойствами (табл. 13.1).

Наряду с лаками и компаундами для защиты поверхности полупроводниковых кристаллов с р-га-переходами находят применение кремнийорганические вазелины в сочетании с влагопоглоти-телями. Получают вазелины на основе кремнийорганических жидкостей с добавкой мелкодисперсного наполнителя. К таким вазелинам относятся КБ-1, КВ-2, КВ-2А и КВ-3. Они обладают высокими изоляционными свойствами -(удельное сопротивление при температуре 20°С составляет 1014 Ом-см, при 150°С—1012 ОмХ Хсм; электрическая прочность равна 15 кВ/мм). Перед нанесением на поверхность кристалла вазелины подвергаются вакуумной сушке. Основным преимуществом вазелинов перед лаками и компаундами является то, что они не вызывают возникновения меха-

290

нических напряжений в полупроводниковом кристалле после нанесения.

Использование метода силанирования позволяет добиться более надежной защиты поверхности полупроводникового кристалла с р-га-переходом и стабилизации электрических параметров готовых приборов. Процесс силанирования состоит в образовании защитной кремнийорганической пленки на поверхности кремниевой пластины в результате реакции гидролиза алкилгалоидсиланов. .

Формула алгилгалоидсилана имеет вид R4_,SiXi (?=1, 2, 3), где R — органический радикал; X—гидролизуемая часть соединения (галоид). В качестве органических радикалов могут быть использованы метил СН3, этил СгН5 и фенил С6Н5. Из галоидов используют хлор и б-ром.

В ходе процесса силанирования на поверхности кремния образуются тонкие пленки, которые обладают высокой влагостойкостью и газонепроницаемостью, инертностью к различным химическим реагентам, высокой адгезионной способностью и термостойкостью. Наиболее перспективными веществами для образования защитных силановых пленок являются диметил, триметил и хлорзамещенные силаны. Недостатком последних является выделение при гидролизе хлористого водорода, который может взаимодействовать с другими элементами конструкции прибора, например с алюминиевыми контактами. Хлористый алюминий, образующийся при этом, весьма гигроскопичен и может привести к закорачиванию р-п-перехода.

Важным фактором при проведении процесса силанирования является кислотность рабочей среды. От нее и от чистоты исходного продукта зависят молекулярная масса полимера и однородность его химического состава. Существует три основных способа проведения процесеа силанирования: погружение исходной пластины кремния с ?-?-переходами в жидкие метилхлорсиланы с предварительным увлажнением поверхности пластины; погружение исходной кремниевой пластины в растворы метилхлорсиланов или их смесей; помещение исходной кремниевой пластины в пары силанов или их смесей.

Первый способ дает лучшие результаты, но при его использовании создается высокая концентрация хлористого водорода. Этот же недостаток присущ и третьему способу. Второй способ дает возможность регулировать концентрацию метилхлорсиланов, а также удалять продукты реакции при соответствующем подборе растворителей. Кроме того, способ силанирования из растворов не требует сложного обо

страница 69
< 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
манишки футбольные двухсторонние
купить оттеночные линзы ultra flex
купить подставку под ножи
стул бетта

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
(04.12.2016)