Полупроводниковые пластины. Методы их получения (стр. 3 из 21)
Ýòà îïåðàöèÿ îòíîñèòñÿ ê çàãîòîâèòåëüíûì ïðîöåññàì èçãîòîâëåíèÿ ïðèáîðîâ, Ñëèòêè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ìàòåðèàëîâ äèàìåòðîì 100 ìì è áîëåå ðåæóò ïåðïåíäèêóëÿðíî èõ ïðîäîëüíîé îñè íà ïëàñòèíû òîëùèíîé äî 1 ìì. Ïîñëå ýòîãî ïëàñòèíû øëèôóþò äî óñòðàíåíèÿ íåðîâíîñòåé è íàðóøåííîãî ñëîÿ. Ïðè øëèôîâêå ïîñëåäîâàòåëüíî ïðèìåíÿþò áîëåå òîíêèå øëèôîâàëüíûå ñîñòàâû, ÷òîáû ñâåñòè ê ìèíèìóìó íàðóøåíèÿ êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû ïëàñòèíû.  ïëàíàðíîé òåõíîëîãèè âñå ýëåìåíòû ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ ñîçäàþòcÿ â ïðèïîâåðõíîñòíîé îáëàñòè ïîäëîæêè, ïîýòîìó êà÷åñòâî è ñîñòîÿíèå ïîâåðõíîñòè ïëàñòèíû èìåþò âàæíîå çíà÷åíèå. Ïîâåðõнîñòü ïëàñòèíû ïîëèðóþò äëÿ îêîí÷àòåëüíîãî ñíÿòèÿ ñ íåå äåôåêòîâ è äîâåäåíèÿ åå äî íåîáõîäèìîé ÷èñòîòû. Äëÿ ýòîãî ïðèìåíÿþò ðàçëè÷íûå ñïîñîáû ïîëèðîâàíèÿ: ìåõàíè÷åñêèé, õèìè÷åñêèé, õèìèêî-ìåõàíè÷åñêèé, ýëåêòðîõèìè÷åñêèé è ïëàçìî-õèìè÷åñêèé. Äëÿ îêîí÷àòåëüíîé ïîäãîòîâêè ðàáî÷åé ïîâåðõíîñòè ïëàñòèíû ñëóæèò õèìè÷åñêàÿ îáðàáîòêà, íàçíà÷åíèå êîòîðîé çàêëþ÷àåòñÿ â óäàëåíèè çàãðÿçíåíèé, î ñòàòêîâ îêñèäîâ è â îáåçæèðèâàíèè.  òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå èçãîòîâëåíèÿ ïðèáîðîâ õèìè÷åñêóþ îáðàáîòêó ïîäëîæåê èñïîëüçóþò ìíîãîêðàòíî. Ïîäãîòîâêà ïîäëîæåê, êàê ïðàâèëî, íå ñâÿçàíà ñ âûïóñêîì êîíêðåòíûõ ïðèáîðîâ è ïðàêòè÷åñêè íå âëèÿåò íà äëèòåëüíîñòü ïåðèîäà çàïóñêà ïðèáîðà â ïðîèçâîäñòâî, îäíàêî âî ìíîãîì îïðåäåëÿåò âîçìîæíîñòè òåõíîëîãèè. Îñîáåííîñòüþ ïëàíàðíîé òåõíîëîãèè ÿâëÿåòñÿ ïîâòîðåíèå îäíî-òèïíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðàöèé, êîòîðûå ìîæíî ïðîñëåäèòü ïî òåõíîëîãè÷åñêîé ñõåìå ïðîöåññà, ïðèâåäåííîãî íà ðèñ. 2. Èçìåíåíèå êîëè÷åñòâà òàêèõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé äàåò âîçìîæíîñòü ïðîèçâîäèòü ëþáûå ïëàíàðíûå ïðèáîðû (îò ïðîñòûõ äèîäîâ äî ñëîæíûõ èíòåãðàëüíûõ ñõåì). Ïðè ýòîì îñíîâà îïåðàöèé ÷àñòî îñòàåòñÿ íåèçìåííîé, à èçìåíÿþòñÿ òîëüêî òåõíîëîãè÷åñêèå ðåæèìû è ôîòî-øàáëîíû, èñïîëüçóåìûå äëÿ ôîòîëèòîãðàôèè. Êàæäàÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ôîðìèðóåò îïðåäåëåííóþ ÷àñòü ñòðóêòóðû: áàçîâóþ èëè ýìèòòåðíóþ îáëàñòü, êîíòàêòû è ò. ä. Ïîñëåäîâàòåëüíîñòü èçìåíåíèÿ ñòðóêòóðû ïîëóïðîâîäíèêîâîãî êðèñòàëëà ïðè ôîðìèðîâàíèè ýíèòàêñèàëüíî-ïëàíàðíîãî n-ð-n - êðåìíèåâîãî òðàíçèñòîðà ïîêàçàíà íà ðèñ. 3. Èñõîäíàÿ ýïèòàêñèàëüíàÿ ñòðóêòóðà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êðåìíèåâóþ ïëàñòèíó 2, íà ïîâåðõíîñòè êîòîðîé âûðàùåí ýïèòàêñèàëüíûé ñëîé êðåìíèÿ 1
Ðèñ. 3. Òåõíîëîãè÷åñêàÿ ñõåìà èçãîòîâëåíèÿ n-ð-n-ýïèòàêñèàëüíî-ïëàíàðíîãî êðåìíèåâîãî òðàíçèñòîðà: à - èñõîäíàÿ ýïèòàêñèàëüàÿ ñòðóêòóðà, á - ñòðóêòóðà ñ çàùèòíîé îêñèäíîé ïëåíêîé, â - ôîòîëèòîãðàôèÿ è äèôôóçèÿ áàçû, ã - îêèñëåíèå, ôîòîëèòîãðàôèÿ è äèôôóçèÿ ýìèòòåðà, ä - ôîðìèðîâàíèå ìåòàëëè÷åñêèõ êîíòàêòîâ; 1 - ýïèòàêñèàëüíûé ñëîé, 2 - êðåìíèåâàÿ ïëàñòèíà, 3 - çàùèòíàÿ ïëåíêà îêñèäà êðåìíèÿ, 4 - ð-îáëàñòü áàçû. 5 - n -îáëàñòü ýìèòòåðà, 6 - ìåòàëëè÷åñêèå êîíòàêòû òîëùèíîé íåñêîëüêî ìèêðîìåòðîâ. Ïîâåðõíîñòü ýïèòàêñèàëüíîé ñòðóêòóðû ïîêðûâàþò çàùèòíîé ïëåíêîé îêñèäà êðåìíèÿ 3 è ñ ïîìîùüþ ôîòîëè òîãðàôèè â íåé âûòðàâëÿþò îêíî. Äèôôóçèåé àêöåïòîðíîé ïðèìåñè â ýïèòàêñèàëüíîì ñëîå ôîðìèðóþò áàçîâóþ ð-îáëàñòü 4. Çàòåì îêíî ñíîâà ïîêðûâàþò ïëåíêîé îêñèäà è â íåé âíîâü âûòðàâëÿþò îêíî äëÿ ñîçäàíèÿ ýìèòòåðíîé n -îáëàñòè 5 äèôôóçèåé äîíîðíîé ïðèìåñè. Çàêëþ÷èòåëüíûì ýòàïîì ÿâëÿåòñÿ ôîðìèðîâàíèå ìåòàëëè÷åñêèõ êîíòàêòîâ 6 êî âñåì îáëàñòÿì òðàíçèñòîðíîé ñòðóêòóðû. Ïîëó÷åíèå äèýëåêòðè÷åñêèõ ïëåíîê. Äèýëåêòðè÷åñêèå ïëåíêè èñïîëüçóþò â êà÷åñòâå ìàñêèðóþùèõ ïîêðûòèé ïðè äèôôóçèè, à â ãîòîâûõ ïðèáîðàõ è ñõåìàõ - â êà÷åñòâå çàùèòû è èçîëÿ- öèè ýëåìåíòîâ è ëèíèé ìåòàëëèçàöèè. Äèýëåêòðè÷åñêèå ïëåíêè ÿâëÿþòñÿ îäíèì èç íàèáîëåå îòâåòñòâåííûõ ýëåìåíòîâ ñòðóêòóðû ïðèáîðîâ è âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ îïðåäåëÿþò ìåõàíèçì îòêàçîâ è, ñëåäîâàòåëüíî, íàäåæíîñòü ïðèáîðîâ. Ëþáûå íåîäíîðîäíîñòè äèýëåêòðè÷åñêèõ ïëåíîê êàê ïðè ìàñêèðîâàíèè, òàê è ïðè çàùèòå ïî÷òè íåèçáåæíî ïðèâîäÿò ê äåôåêòàì è îòêàçàì ïðèáîðîâ. Ýêñïëóàòàöèîííûì òðåáîâàíèÿì äîñòàòî÷íî ïîëíî îòâå÷àåò äèîêñèäèë êðåìíèÿ (Si02), ïîëó÷àåìûé ïðè íàãðåâàíèè ïîâåðõíîñòè ðåìíèÿ â ïðèñóòñòâèè êèñëîðîäà (òåðìè÷åñêîå îêèñëåíèå). Ïëåíêà SiO2 îáëàäàåò íàèëó÷øèìè ìàñêèðóþùèìè ñâîéñòâàìè è âûñîêèìè ýëåêòðè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè. Õîðîøî ðàñòâîðÿÿñü â ïëàâèêîâîé êèñëîòå. SiO2 â òî æå âðåìÿ ïðàêòè÷åñêè ñòàáèëåí ïî îòíîøåíèþ ê ñìåñÿì HF+HNO3, ÷òî ïîçâîëÿåò ýôôåêòèâíî èñïîëüçîâàòü åãî â êà÷åñòâå ìàñêè ïðè ñåëåêòèâíîì òðàâëåíèè êðåìíèÿ. Òåðìè÷åñêîå îêèñëåíèå ïðèìåíèìî òîëüêî ê êðåìíèþ. Îêèñëåíèå êðåìíèÿ ïðîâîäÿò â îäíîçîííûõ äèôôóçèîííûõ ïå÷àõ ñî ñïåöèàëüíûìè ãàçîðàñïðåäåëèòåëüíûìè óñòðîéñòâàìè ïðè 50-1200° Ñ. Ðîñò îêñèäà ïðîèñõîäèò íà ãðàíèöå ðàçäåëà îêñèä-êðåìíèé, ñëåäîâàòåëüíî, îêèñëèòåëü (êèñëîðîä èëè ìîëåêóëû âîäû) äèôôóíäèðóåò ñêâîçü ðàñòóùóþ îêñèäíóþ ïëåíêó ê åãî ãðàíèöå, ãäå âñòóïàåò â ðåàêöèþ ñ êðåìíèåì.  ñâÿçè ñ ýòèì ñêîðîñòü ðîñòà îêñèäíîé ïëåíêè ñî âðåìåíåì ïàäàåò, êàê ýòî ïîêàçàíî íà ðèñ. 4..