химический каталог




Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Автор А.И.Курносов, В.В.Юдин

O, иллюстрирующая образование боросиликатного стекла нужного состава.

Для целей полупроводникового производства и, в частности, для защиты поверхности ?-?-переходов рекомендуется использо-

295

вать составы боросиликатных стекол, ограниченные выделенной областью на рис. 13.1.

Алюмосиликатные стекла нашли широкое применение для защиты р-п-переходов, выполненных на кремнии, так как эти стекла обладают коэффициентами термического расширения, достаточно близкими к коэффициенту термического расширения кремния. Наилучшие защитные характеристики стекло имеет при нанесении его на окисленную поверхность кремния. Это связано с тем, что ело»;

оксида кремния способствует

(Таблица 13.3

Номер

соста-

Компоненты, %

1

2 3 4 5

SiO, А120з ВаО GaO

35 35 29,9

10 55 34,9 —

45 20 34,9 —

10 60 — 29,5

5 45 — 49,5

Na20

0,1

0,1 0,1

0,5 0,5

адгезии между стеклом и кремнием. В табл. 13.3 приведены пять составов наиболее употребительных алюмосиликат-ных стекол.

Кроме традиционного способа получения (в виде суспензий) алюмосиликатные стекла (SiCy А1203) могут быть получены и с помощью осаждения

на поверхность кремниевого кристалла из паровой фазы сложных соединений типа А1 (OCnH2n+i) Si (????2?+?)4, где n=l, 2, 3, 4.

Алюмосиликатные стекла обычно наносят на кристаллы кремния, покрытые оксидными пленками толщиной не менее 0,2 мкм. Это условие диктуется тем, что при меньших толщинах слоя оксида имеется возможность проникновения ионов натрия из стекла через; оксидный слой к поверхности полупроводникового материала и к ?-?-переходу. По мере приближения ионов натрия к поверхности ?-?-перехода на ней могут возникать каналы, которые ухудшают электрические параметры приборов и ИМС. Поэтому алюмосиликатные стекла следует применять только на полупроводниковых кристаллах, имеющих слой Si02. На основе алюмосиликатных стекол получают так называемые пузырьковые стекла, которые широко используются для защиты поверхности р-п-переходов и отделения активных структур ИМС друг от друга. Наличие в слое стекла пузырьков дает возможность снизить остаточные напряжения в стекле и значительно улучшить согласованность спая стекла с полупроводниковым материалом. В качестве веществ, способствующих образованию пузырьков газа, используют: СаСОз, который выделяет газ в результате термического разложения; углерод, который образует газ в результате окисления, и оксид теллура Те02,. который образует газ сублимацией. Обычно эти вещества в количестве, не превышающем 1%, смешивают с основными компонентами стекла.

Свинцово-силикатные стекла широко используют для защиты мезаструктур. Основными составными частями стекла являются оксиды свинца и кремния. Структура свинцово-силикатного стекла имеет вид

Применяют свинцово-силикатные стекла различного состава. Так, для защиты планарных структур и композиций используют 296

0 ООО

J III

Si—О— Si-О—Si—О—Si

1 1 1 i

1 III

Si-О-Si —. O.— Si—О—Si

стекло следующего состава: 50% PbO, 30% Si02, 7% A1203 и 13%· LiO. Толщина защитной стеклянной пленки для этого состава не превышает 3 мкм. Стекло наносят в виде суспензий.

Свинцово-силикатные защитные пленки могут быть получены и другим способом, который состоит в нанесении на окисленную поверхность кремния порошкообразного оксида свинца с последующей термической обработкой. Образование защитной пленки свинцово-силикатного стекла происходит при температуре 500°С в течение нескольких часов.

Для защиты мезаструктур применяют стекла, в состав которых кроме оксидов свинца и кремния входит оксид алюминия. Наиболее широкое распространение получил состав, состоящий из 50%· РЬО, 40% Si02 и 10% А1203. .

В некоторых случаях при получении защитных стекол на поверхности полупроводниковой пластины или кристалла используют катализаторы, которые вводят в стекло в процессе его образования. Катализаторы служат для интенсификации процесса окисления. Введение катализаторов дает возможность получать защитные пленки из свинцово-силикатного стекла при температурах ниже 500°С. В качестве катализаторов могут быть использованы свинец, галогены и щелочно-земельные металлы. Для примера приведем несколько композиций таких стекол:

Si—О—Pb; Si—О—CI, Br, J; Si—О—Pb—Li, ,Na, К; Si—О—РЬ—В, А!, Те; Si—О—Pb—Mg, Са, Ва; Si—О—Pb—Zn, Sn.

Халькогенидные стекла имеют в своей основе тройные композиции: мышьяк — сера — таллий и мышьяк —селен — таллий. На рис. 13.2, а представлена тройная диаграмма состояния системы мышьяк — сера —таллий, на которой выделена область составов стекол, пригодных для защиты полупроводниковых материалов с ?-?-переходами. Эта область ограничена точками 1, 2, 3, 4 и 5. На рис. 13.2, б показана тройная диаграмма состояния системы мышьяк— селен — таллий, на которой выделена область составов стекла, пригодных для защиты р-п-переходов. Эта область ограничена точками /, 2, 3, 4, 5 и 6.

В качестве добавок к указанным тройным системам может быть использован германий. Введение германия в нужных пропорциях Дает возможность изменять коэффициент термического расширения

297

халькогенидного стекла. Стекло системы As—Se—??—Ge обладает; более высоким электрическим сопротивлением. Температура раз мягчения такого стекла лежит в диапазоне 250—300°С. Вместо германия в качестве добавки к халькогенидным стеклам может использоваться иод. Такое стекло готовят в нейтральной атмосфере при температуре 500—600°С. В качестве исходных компонентов,: берут 24% As, 65% S, 5% Т1 и 6% I. Стекло наносят на полупро-

S Se

As га w во so ?? As го ?-? во so ??

?) ?)

Рис. 13.2. Диаграммы состояния систем: a —As-S—??; б — As-Se-TI

водниковый кристалл с ?-?-переходом при температуре 250—300°С и выдерживают при этих условиях в течение нескольких минут.

Стекла сложного состава используют для защиты интегральных микросхем, имеющих алюминиевую разводку на поверхности пластины. Составы стекол, применяемых для защиты ИМС, разнообразны как по составу, так и по своим электрофизическим свойствам. Поэтому каждый состав стекла выбирают в зависимости от конкретных конструктивных особенностей прибора или ИМС и технологии их изготовления. Так, для защиты интегральных схем, выполненных на кремнии и имеющих контактные площадки и то-коведушие дорожки из алюминия, необходимо выбирать составы стекол с температурой плавления, не превышающей температуру эвтектики алюминий — кремний (577°С).

Наиболее часто в качестве стекол сложного состава, используемых для защиты приборов и ИМС (имеющих алюминиевые элементы), применяют многокомпонентные составы на основе свинцо-во-силикатных стекол. В табл. 13.4 приведены наиболее часто используемые составы для защиты полупроводниковых структур, а в табл. 13.5 — свойства этих составов стекла.

Эти многокомпонентные стекла отличаются низкой проницаемостью для различных агрессивных сред (газов и паров) и малым коэффициентом диффузии в них щелочных ионов. Кроме того, они обладают достаточно низкой температурой размягчения, большим электрическим сопротивлением, малыми диэлектрическими потерями и хорошей устойчивостью к расстекловыванию.

Добавка ТЮ2 приводит к снижению коэффициента температурного расширения без существенного увеличения температуры раз-

298

мягчения. Добавка оксида титана увеличивает влагостойкость, а оксида меди — химическую стойкость.

Таблица 13.4

Компонентг, %

Номер соста&а стекла РЬО В203 А120з Si02 TiOj СгО CdO ZnO CuO

1 2 3 4 75 85 85 75 10 7,0 10 10 12 7,0 15 3 3,0 1,0 0,5 0,5 0,5 0,5

Таблица 13.5

Номер состава стекла

Свойства стекла 1; 2 3 4

Показатель преломления 1,91 1,85 1,78 1,76

Диэлектрическая прони- 16 15,5 15 14

цаемость 530

Температура размягчения, 440 490 530

Удельное сопротивление, 10м 10й 10м 1015

Ом · см 5,8· 10-6

Коэффициент температур- 7,9-10-6 6,8-Ю-6 4,7-Ю-6

ного расширения, 1/=С 1,5 2,2 3,3 4,2

Максимально допустимая толщина пленки, свободная

от трещин, мкм

Для получения стекла сложного состава отдельные компоненты размельчают в шаровых мельницах до размеров частиц 1,5— 0,1 мкм и разводят в специальных жидкостях до образования суспензий. Для получения однородных, свободных от дефектов пленок стекла большое значение имеют степень измельчения шихты и дисперсионная среда, в которой частицы стекла находятся во взвешенном состоянии. Чем выше степень измельчения, тем выше качество защитной пленки. Для улучшения качества и однородности защитных пленок стекла рекомендуется дисперсионную среду выбирать на основе органических жидкостей с сильно отличающимися диэлектрическими характеристиками, но с одинаковыми вязкостью и летучестью. Однородные по составу пленки стекла могут быть получены при использовании жидкого компонента, имеющего диэлектрическую постоянную в интервале 6—12. Для приготовления суспензии порошкообразное стекло сначала размешивают в жидкости с более высокой диэлектрической постоянной. Это приводит к тому, что имеющиеся в стекле агломераты распадаются и переходят во взвешенное состояние. Кроме того, частицы стекла в жидкости с более высокой диэлектрической постоянной приобре-

299

тают больший электрический заряд и сильнее отталкиваются друг от друга, что вызывает образование лучшей коллоидной суспензии. При добавлении в такую суспензию жидкости с более низкой диэлектрической постоянной частицы стекла остаются во взвешенном состоянии.

Для приготовления стеклянных суспензий можно использовать, ацетон, изопропиловый спирт, бензол, этилацетат, трихлорэтилея хлороформ и их смеси.

Состав жидкости оказывает большое влияние на свойства за щитных стеклянных пленок. Для получения пленок малой толщиньЗ и равномерных по составу и толщине рекомендуется использовать смесь различных жидкостей. Можно применять смесь, состоящую из 10 см3 бутилового спирта, 65 см3 изопропилового спирта и 25 сма бензина.

Стеклянные суспензии наносят на п

страница 71
< 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
фбс 24 3 6 цена
комнаты просмотра домашних кинотетрах
шумоглушитель nk 50-30 ned
купить наклейки брембо

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
(23.09.2017)