химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

рудования и создает условия для гомогенного роста защитной пленки.

§ 13.3. Защита оксидными и нитридными пленками кремния

Защитные пленки диоксида и нитрида кремния нашли широкое применение в производстве полупроводниковых приборов и ИМС, получаемых по планарной и планарно-эпитаксиальной технологии. В пленарном варианте изготовления прибора защитные пленки'

10*

291

SiCb и S13N4 наносят на исходные подложки до начала создания р-п-переходов. Проведение локальной диффузии через защитную пленку S1O2 и S13N4 дает возможность изолировать выход р-п-перехода на поверхность кристалла полупроводникового материала и тем самым защитить его от внешних воздействий.

Способы получения защитных диэлектрических пленок S1O2 и SiaN4 подробно описаны в гл. 7. Рассмотрим лишь те способы защиты поверхности р-п-переходов, которые используются при изготовлении сплавных, сплавно-диффузионных и мезасплавных приборов. Для этих типов приборов защитные пленки Si02 и S13N4 наносят, как правило, после изготовления ?-?-переходов и омических контактов.

Один из способов защиты кристаллов с ?-?-переходами пленками Si02 предусматривает обработку исходных кристаллов и пластин в автоклавах при высоком давлении. В качестве рабочего вещества наиболее часто используют водяной пар. Режим процесса образования защитной оксидной пленки выбирают из диаграмм состояния «давление — температура», по которой определяют максимально приемлемое давление, не ведущее к образованию кремниевой кислоты в рабочем диапазоне температур (500—700°С).

Защитные оксидные пленки на поверхности кремниевых кристаллов с ?-?-переходами могут быть получены путем обработки их в сильных химических окислителях. В качестве окислителей наиболее часто используют азотную кислоту. Толщина и сплошность образующих на поверхности кремния защитных пленок в значительной степени зависят от режимов химического окисления.

Защитные оксидные пленки могут быть получены с помощью нанесения на поверхность полупроводниковой пластины с р-п-пере-ходами водных растворов ряда кислородсодержащих соединений. Эти соединения, взаимодействуя с кремнием, выделяют кислород и окисляют его поверхность, образуя тонкую защитную пленку. В качестве таких растворов могут быть использованы смеси: 100 мл воды и 50 мг ацетата натрия; 200 мл воды и 70 мл ортофос-форной кислоты; 100 мл воды и 50 мл серной кислоты; 150 мл воды и 10 г двунатрийфосфата и др. Обработку в этих смесях проводят при температуре 250—350°С в течение 10—15 ч.

Однородные защитные пленки Si02 могут быть получены обработкой кремниевых пластин и кристаллов с р-п-переходами в атмосфере углекислого газа или вещества, которое способствует выделению углекислого газа в присутствии катализатора. Катализатором обычно служит водород или водородсодержащее соединение, такое, как метан или этилен. Этот способ дает возможность получать защитные пленки после проведения процессов сплавления или диффузии.

Кроме указанных способов оксидные пленки на поверхности кристаллов могут быть получены погружением их в расплавы солей азотной или азотистой кислот при температурах 380—400°С. Механизм образования оксида связан с выделением в расплаве 292

свободного кислорода и оксидов азота, которые активно воздействуют на поверхность кремния. В качестве исходных материалов можно использовать азотнокислый калий, азотнокислый натрий, азотнокислый кальций и их смеси.

Материал источника Несущие реагенты Темпера-дура источника, "С Температура пластин, °С

А1203 ВеО ТЮ2 Zr02 НС1, НВг НС1, НВг НС1, НВг, С12 НС1, НВг 800—1200 900—12Ш 800—1000 1000—1200 400—500 450—500 480—500 490—500

§ 13.4. Защита пленками оксидов металлов

Пленки оксидов металлов образуют на поверхности полупроводникового материала защитные покрытия, которые обладают удельным сопротивлением ? = 1014-=-1015 Ом-см, высокой влагоустойчи-востью и термостойкостью.

В производстве полупроводниковых приборов для защиты кристаллов с ?-?-переходами применяют защитные пленки на основе оксидов алюминия, титана, таблица 13.2 бериллия, циркония и др. Исходный материал берут в виде порошков. В качестве несущего агента может быть использован галоген или галоидное соединение водорода. Осаждение защитных пленок проводят в реакционных камерах, в которых устанавливается градиент температуры между источником и полупроводниковым материалом. Температуру источника выбирают выше температуры полупроводникового материала, чтобы продукты реакции могли осаждаться на поверхности р-п-переходов.

С увеличением градиента температуры между источником и исходным полупроводниковым материалом скорость образования защитной пленки возрастает. Для осаждения защитных пленок ??2?3, ВеО, Ti02, Zr02 необходимо температуру источника выбирать в диапазоне 800—1200°С, а температуру полупроводникового кристалла с ?-?-переходами — в диапазоне 350—500°С. Расстояние между источником и полупроводниковым кристаллом выбирают в зависимости от требуемого температурного градиента, оно должно составлять 10—20 см.

Технологический процесс образования защитной пленки на полупроводниковой пластине с ?-?-переходами проводят в кварцевой трубе, в которой с одного конца помещают источник, например тигель с А1203, а с другой стороны — пластины или кристаллы полупроводникового материала с ?-?-переходами. Из кварцевой трубы сначала откачивают воздух, а потом вводят необходимое количество несущего реагента.

В табл. 13.2 приведены режимы осаждения защитных пленок оксидов металлов.

При использовании в качестве источника оксида- алюминия реакция в зоне источника протекает так:

293

Л1203+6НС1—2А1С13+ЗН20

А1203 -f бНВг—2 А1Вг3 + ЗН20

При использовании оксида бериллия реакция в зоне источника имеет вид

ВеО+2НС1^ВеС12+НаО ВеО+2НВг—ВеВг2+Н,0

Аналогичные реакции протекают в зоне источника при использовании оксидов титана и циркония.

Продукты реакции из зоны источника поступают в зону, где расположены полупроводниковые пластины с ?-?-переходами. Так как в зоне полупроводниковых пластин температура значительно ниже, чем в зоне источника, то термодинамическое равновесие в парогазовой смеси сдвигается и все приведенные реакции идут справа налево, в результате чего происходит осаждение пленок AI2O3, BeO, ТЮ2 и ZrCb на поверхность полупроводниковых пластин.

Кроме рассмотренных защитных пленок оксидов металлов для защиты полупроводниковых материалов с ?-?-переходами можно использовать в качестве источника свинцовый сурик, растворенный в смеси, состоящей из 7,5% полиэтилена и 92,5% полибутилена. Эту смесь перемешивают и наносят на поверхность р-п-перехода. Температуру сушки выбирают в диапазоне 120—140°С. В качестве источника может быть использован хромат цинка ZnCrC>4, а также смесь, состоящая из ZnCr04, SrCr04 и Pb304. Такая смесь получается при смешивании порошков указанных веществ с летучими растворителями для получения суспензии. Эту суспензию наносят на поверхность полупроводникового кристалла с р-п-переходами. После этого проводят термообработку при температуре 200°С, в результате чего образуется защитная пленка из оксидов металлов.

Защитные пленки могут быть получены с использованием в качестве источников титанатов, цирконатов и станнатов щелочно-зе-мельных металлов.

Защитные пленки А1203 могут быть получены на основе взаимодействия поверхности полупроводника с потоком газообразного вещества, содержащего алюминий. Газообразным транспортным веществом в этом случае является иод. При температурах 150— 300°С иод взаимодействует с алюминием с образованием трииодида алюминия. При взаимодействии трииодида алюминия с оксидами германия или кремния, которые всегда находятся на поверхности полупроводниковых кристаллов, образуется твердый оксид алюминия и газообразный иодид германия или кремния:

3I2_j_2Al—2А113 4A1I3 +3Si02-> 2 А1203+3S1I 4A1I3+3Ge02->2Al203 -f 3GeI

294

§ 13.5. Защита пленками стекла

Метод защиты пленками стекла используется для большинства видов полупроводниковых приборов и ИМС (планарных, сплавных, диффузионных, мезасплавных, мезадиффузионных, планарно-эпи-таксиальных и др.). Защита стеклом способствует улучшению электрических параметров приборов и ИМС, так как слой стекла связывает ионы, мигрирующие по поверхности р-п-перехода. Защитная пленка стекла повышает также стабильность, надежность и срок службы приборов и ИМС.

Выбор стекла для защитных пленок и его состава зависит от конкретных особенностей прибора или ИМС и определяется конструкцией прибора и технологией его изготовления. Свойства защитных пленок стекла зависят от его состава и могут быть изменены добавлением в него дополнительных компо-

нен10в' ^ ъао~1~о~ во w го в,о3

Стекло в виде суспензии микро- 2 э

порошков и растворителей можно рис 13? Диа а С0СТ0ЯНия

наносить на чистую поверхность по- системы ZnO—В203—Si02

лупроводникового материала, на

слой оксида или пассивированную

поверхность. Кроме того, стекло может защищать наряду с поверхностью ?-?-перехода и часть металлических выводов, смежных с полупроводниковым материалом, для упрочнения всей структуры прибора или ИМС.

В технологии изготовления полупроводниковых приборов и ИМС для получения защитных пленок широко используются следующие виды стекол: боросиликатные, алюмосиликатные, свинцо-во-силикатные, халькогенидные и стекла более сложного состава.

Боросиликатные стекла отличаются низкой электропроводностью, малыми диэлектрическими потерями, хорошей механической прочностью, термической и климатической стойкостью. Эти стекла могут включать умеренные концентрации моновалентных катионов (например, натрия до 0,1%), не проявляя при этом увеличения электропроводности. Основной состав боросиликатных стекол включает в себя смесь оксидов бора, кремния и цинка.

В боросиликатном стекле могут находиться небольшие концентрации примесей, таких, как оксиды титана, циркония, церия и др. Эти составы стойки к расстекловыванию в широком диапазоне температур и обладают полной смешиваемостью составных частей. На рис. 13.1 приведена диаграмма состояния системы В203—S1O2— Zn

страница 70
< 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
склад для хранения вещей сзао
где сдать анализ мочи на посев в москве
где можно отучится на дизайнера флориста
шашечки такси купить спб

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
(03.12.2016)