органический растворитель
Скачать реферат: Химические способы очистки поверхностей полупроводниковых пластин
ЛУЧШИЙ РЕФЕРАТ
база рефератов
Главная »»» Химия »»» просмотр реферата на тему:
Химические способы очистки поверхностей полупроводниковых пластин
(скачать реферат)
Содержание
Стр.
1. Введение
2
2. Подложки интегральных микросхем органический растворитель их назначение
3
2.1. Назначение подложек
3
2.2. Кремний - основной материал полупроводникового производства 4
3. Виды загрязнений поверхности подложек органический растворитель пластин
5
3.1. Возникновение загрязнений
5
3.2. Источники загрязнений
6
3.3. Виды загрязнений 6
4. Методы удаления загрязнений
8
4.1. Классификация методов очистки пластин органический растворитель подложек 8
4.2. Способы жидкостной обработки пластин органический растворитель подложек
9
4.2.1. Обезжиривание
9
4.2.2. Травление
10
4.2.3. Промывание пластин органический растворитель подложек
13
4.2.4. Интенсификация процессов очистки 13
4.3. Способы сухой очистки пластин органический растворитель подложек 15
4.3.1. Термообработка
15
4.3.2. Газовое травление
16
4.3.3. Ионное травление
17
4.3.4. Плазмохимическое травление
17
4.4. Типовые процессы очистки пластин органический растворитель подложек 19
5. Заключение
20
6. Список литературы
20
1. Введение
Современный этап развития радиоэлектроники характеризуется широким
применением интегральных микросхем (ИМС) во всех радиотехнических системах
и аппаратуре. Это связано со значительным усложнением требований органический растворитель задач,
решаемых радиоэлектронной аппаратурой, что привело к росту числа элементов
в ней. За каждое десятилетие число элементов в аппаратуре увеличивается в 5-
20 раз. Разрабатываемые сейчас сложные комплексы аппаратуры органический растворитель системы
содержат миллионы органический растворитель десятки миллионов элементов. В этих условиях
исключительно важное значение приобретают проблемы повышения надежности
аппаратуры органический растворитель ее элементов, микроминиатюризации электро-радиокомпонентов и
комплексной миниатюризации аппаратуры. Все эти проблемы успешно решает
микроэлектроника.
Интегральная органический растворитель функциональная микроэлектроника являются фундаментальной
базой развития всех современных систем радиоэлектронной аппаратуры. Они
позволяют создавать новый вид аппаратуры - интегральные радиоэлектронные
устройства.
Микроэлектроника - одно из магистральных направлений в радиоэлектронике, и
уровень ее развития в значительной степени определяет уровень научно-
технического прогресса страны.
Применяют два основных метода изготовления ИМС - полупроводниковый и
пленочный.
Первый метод заключается в локальной обработке микроучастков
полупроводникового кристалла органический растворитель придании им свойств, присущих функциям
отдельных элементов органический растворитель их соединений (полупроводниковые интегральные
микросхемы).
Второй метод основан на использовании послойного нанесения тонких
пленок различных материалов на общее основание (подложку) при одновременном
формировании на них схемных элементов органический растворитель их соединений (пленочные
интегральные микросхемы).
В обоих случаях важное значение имеет качество обработки поверхности
полупроводниковых пластин органический растворитель подложек.
* Подложка - заготовка, предназначенная для нанесения на нее элементов
гибридных органический растворитель пленочных ИМС, межэлементных органический растворитель (или) межкомпонентных
соединений, органический растворитель также контактных площадок.
2. Подложки интегральных микросхем органический растворитель их назначение.
Подложки в технологии изготовления органический растворитель конструировании пленочных и
гибридных ИМС в микросборках играют очень важную роль. Подложки являются
основанием для группового формирования на них ИМС, главным элементом
конструкции ИМС органический растворитель микросборок, выполняющим роль механической опоры,
обеспечивают теплоотвод органический растворитель электрическую изоляцию элементов.
2.1. Назначение подложек.
В технике ИМС подложки выполняют две функции:
а) являются основанием, на поверхности или в приповерхностном слое
которого по заданному топологическому рисунку формируют структуры ИМС;
б) являются элементом конструкции, обеспечивающим практическое
применение ИМС в корпусном или бескорпусном исполнении.
Подложки классифицируют как по структурным признакам, так органический растворитель по
назначению. По структурным признакам подложки подразделяют на аморфные,
поликристаллические органический растворитель монокристалличёские, органический растворитель по назначению - на подложки
для полупроводниковых, пленочных, гибридных ИМС органический растворитель микросборок.
Для изготовления полупроводниковых ИМС применяют в основном
полупроводниковые монокристаллические подложки (полупроводниковые
пластины), органический растворитель для пленочных органический растворитель гибридных ИМС - аморфные поликристаллические
(диэлектрические) подложки.
* Полупроводниковая пластина - заготовка из полупроводникового
материала, используемая для изготовления полупроводниковых ИМС.
В отдельных случаях при изготовлении полупроводниковых ИМС используют
диэлектрические подложки, органический растворитель при изготовлении гибридных ИМС органический растворитель микросборок -
металлические подложки. К конструкции органический растворитель материалу подложек предъявляется
ряд требований, вытекающих из необходимости воспроизведения органический растворитель обеспечения
заданных электрических параметров элементов органический растворитель ИМС, их надежности в самых
различных условиях эксплуатации, органический растворитель обусловленных также особенностями
технологии изготовления органический растворитель сборки ИМС.
Монокристаллические пластины из разных полупроводниковых материалов
составляют основу для изготовления полупроводниковых ИМС различного
конструктивно-технологического исполнения органический растворитель функционального назначения.
Пригодность полупроводникового материала для использования в
интегральных микросхемах определяется в основном параметрами, зависящими от
его физических свойств: оптических, термических, термоэлектрических, зонной
структуры, ширины запрещенной зоны, положения в ней примесных уровней органический растворитель др.
Очень важны электрические свойства полупроводникового материала: тип
электропроводности, концентрация носителей заряда, их подвижность, удельное
сопротивление, время жизни неосновных носителей заряда органический растворитель их диффузионная
длина - существенно зависящие от технологии получения полупроводника.
2.2. Кремний - основной материал полупроводникового производства.
В настоящее время из всех полупроводниковых материалов наибольшее
применение для изготовления полупроводниковых ИМС получил кремний.
Кремний - элемент IV группы Периодической системы элементов
Д.И.Менделеева, один из самых распространенных элементов на Земле,
содержание его в земной коре составляет 29,5%. В природе кремний
встречается только в соединениях в виде окисла органический растворитель в солях кремниевых кислот.
Чистота природной окиси кремния в виде монокристаллов кварца иногда
достигает 99,99%; в ряде месторождений чистота песка составляет 99,8-99,9%.
Технический кремний, получаемый восстановлением двуокиси кремния SiO2 в
электрической дуге между графитовыми электродами, содержит около 1%
примесей органический растворитель как полупроводник не может быть использован; он является
исходным сырьем для получения кремния полупроводниковой чистоты, примесей в
котором должно быть менее [pic].
Разработана промышленная технология, позволяющая получать особо чистый
кремний с содержанием примесей [pic][pic]
Более широкое применение кремния обусловлено преимуществом его
физических органический растворитель технологических свойств по сравнению с другими
полупроводниками (в частности, с германием).
Для изготовления полупроводниковых приборов органический растворитель ИМС используют
выпускаемые промышленностью пластины кремния четырех |видов:
1) Однослойные p- органический растворитель n- типов;
2) Двухслойные р- или n- типа с эпитаксиальным n-слоем, покрытые
оксидом либо нитридом кремния;
3) Двухслойные р-типа с эпитаксиальным n- слоем органический растворитель скрытым n+- слоем;
4) Гетероэпитаксиальные структуры типа кремний на сапфире.
Однослойные пластины кремния р- органический растворитель n-типов получают резкой слитков
монокристаллического кремния диаметром 50-150 мм на пластины толщиной 0,25-
0,4 мм. Промышленностью выпускаются слитки монокристаллического кремния,
которые в зависимости от типа электропроводности органический растворитель значения удельного
сопротивления подразделяются на пять групп.
Подготовка пластин, получаемых из слитков монокристаллического кремния,
является одним из важнейших этапов производства ИМС органический растворитель включает в себя
следующие операции: ориентацию слитков по кристаллографическим осям, резку
слитков на пластины, шлифование, полирование, травление органический растворитель очистку
поверхностей от загрязнений различных типов, приобретённых на предыдущих
этапах обработки.
3. Виды загрязнений поверхности подложек органический растворитель пластин.
3.1. Возникновение загрязнений.
Электрические характеристики ИМС органический растворитель их надежность во многом
обусловливаются степенью совершенства кристаллической решетки органический растворитель чистотой
обрабатываемой поверхности пластин органический растворитель подложек. Поэтому обязательным
условием получения бездефектных полупроводниковых органический растворитель пленочных структур
является отсутствие на поверхности пластин органический растворитель подложек нарушенного слоя и
каких-либо загрязнений.
Как известно, нарушенный приповерхностный слой полупроводниковых
пластин является следствием их механической обработки. Используемые при
подготовке пластин методы шлифования, полирования органический растворитель травления позволяют
удалить нарушенный слой (рис. 1).
[pic]
Рис. 1.
Изменение толщины нарушенного слоя при механической обработке
монокристаллических полупроводниковых пластин:
1) после резки; 2) после шлифования; 3)после полирования; 4) после
травления.
Однако атомы материала пластины (подложки), расположенные на ее
поверхности, имеют намного больше ненасыщенных связей, чем атомы в объеме.
Этим объясняются высокие адсорбционные свойства органический растворитель химическая активность
поверхности пластин.
В условиях производства ИМС пластины органический растворитель подложки соприкасаются с
различными средами, органический растворитель полностью защитить их от адсорбции различного рода
примесей невозможно. В то же время получить идеально чистую поверхность
(без посторонних примесей) тоже практически невозможно. Поэтому применяемое
в технике понятие «чистая поверхность» имеет относительный характер.
Технологически чистой считают поверхность, которая имеет концентрацию
примесей, не препятствующую воспроизводимому получению заданных значений и
стабильности параметров ИМС. Допустимая концентрация примесей на
поверхности пластин зависит от сложности ИМС органический растворитель способа ее формирования, в
худшем случае она не должна превышать [pic].
Для обеспечения эффективной очистки с целью получения технологически чистой
поверхности пластин (подложек) необходимо знать источник органический растворитель вид загрязнения,
характер его поведения на поверхности, методы удаления.
3.2. Источники загрязнений.
Основными источниками загрязнений поверхности пластин органический растворитель подложек являются:
абразивные органический растворитель клеящие материалы, кремниевая пыль при механической обработке;
пыль в производственных помещениях; предметы, с которыми соприкасаются
пластины органический растворитель подложки (оборудование, инструмент, оснастка, технологическая
тара); технологические среды; органические органический растворитель неорганические реагенты, вода;
одежда органический растворитель открытые участки тела операторов органический растворитель др.
Загрязнение пластин органический растворитель подложек практически возможно на всех операциях
технологического процесса изготовления кристаллов органический растворитель сборки ИМС.
3.3. Виды загрязнений.
Возможные загрязнения на поверхности пластин органический растворитель подложек классифицируют, как
правило, по их физико-химическим свойствам, так как они определяют выбор
методов удаления загрязнений. Наиболее распространенными являются
загрязнения следующих видов:
Физические загрязнения - пылинки, ворсинки, абразивные материалы, силикаты,
кремниевая пыль органический растворитель другие посторонние частицы, химически не связанные с
поверхностью пластин органический растворитель подложек.
Загрязнения, химически связанные с поверхностью пластин органический растворитель подложек -
оксиды, нитриды органический растворитель другие соединения.
Органические загрязнения - неполярные жиры, масла, силиконы органический растворитель другие
неионные примеси.
Растворимые в воде полярные загрязнения - соли, кислоты, остатки
травителей, флюсы органический растворитель пр.
Газы, адсорбированные поверхностью пластин органический растворитель подложек.
На поверхности пластин органический растворитель подложек одновременно могут присутствовать
загрязнения различных видов. Типичные загрязнения органический растворитель их источники,
встречающиеся в технологии полупроводниковых ИМС, приведены в таблице 1.
Типичные загрязнения
полупроводниковых пластин органический растворитель их источники
Таблица 1.
|Загрязнения |Возможные источники |
|Волокна (нейлон, |Одежда, ткани, бумажные изделия |
|целлюлоза органический растворитель т. д.) | |
|Силикаты |Горные породы, песок, почва, зола, пепел |
|Окислы органический растворитель окалина |Продукты окисления некоторых металлов |
|Масла органический растворитель жиры |Масла от машинной обработки, отпечатки |
| |пальцев, жиры с открытых участков тела, |
| |средства для волос, мази, лосьоны |
|Силиконы |Аэрозоли для волос, кремы, лосьоны после |
| |бритья, лосьоны для рук, мыло |
|Металлы |Порошки органический растворитель отходы машинной обработки органический растворитель |
| |шлифовки; изготовление металлических частей;|
| |частицы из металлических банок для хранения |
| |и металлических контейнеров |
|Ионные примеси |Продукты дыхания, отпечатки пальцев (хлорид |
| |натрия); примеси из очищающих растворов, |
| |содержащие ионные детергенты; некоторые |
| |флюсы; примеси от предварительной химической|
| |операции, такой, как травление или |
| |металлизация |
|Неионные примеси |Неионные детергенты, органические материалы |
| |для обработки |
|Растворимые примеси |Очищающие растворители органический растворитель растворы |
Наиболее трудно удаляются органические органический растворитель химически связанные с поверхностью
загрязнения, органический растворитель также загрязнения от абразивных материалов, полярные газы и
ионы, внедренные в приповерхностный слой пластин.
4. Методы удаления загрязнений.
4.1. Классификация методов очистки пластин органический растворитель подложек.
Для удаления загрязнений используют различные методы, на физических
принципах которых разрабатывают процессы очистки. По механизму протекания
процессов все методы очистки классифицируют на физические органический растворитель химические, а
по применяемым средствам - на жидкостные органический растворитель сухие (рис.2).
В основу каждого способа очистки положен один из трех методов удаления
загрязнений с поверхности:
механическое удаление частиц загрязнителя потоком жидкости или газа;
растворение в воде;
химическая реакция.
[pic]
Рис. 2.
Классификация методов очистки пластин органический растворитель подложек
К физическим методам удаления загрязнений относят растворение, отжиг,
обработку поверхности ускоренными до больших энергий ионами инертных газов.
Эти методы используют в основном для удаления загрязнений, расположенных на
поверхности. Для удаления загрязнений на поверхности органический растворитель в приповерхностном
слое, в том числе тех, которые находятся в химической связи с материалом
пластины или подложки, используют химические методы удаления. Они основаны
на переводе путем химической реакции загрязнений в новые соединения,
которые затем легко удаляются (травление, обезжиривание).
* Очистка, при которой удаляется приповерхностный слой пластины или
подложки, называется травлением.
Жидкостная очистка предусматривает использование водных органический растворитель других растворов
различных реактивов. Целый ряд органических жировых загрязнений не
растворяется в воде органический растворитель препятствует смачиванию водой органический растворитель большинством
растворов обрабатываемой поверхности (поверхность гидрофобная). Для
обеспечения равномерной очистки поверхность пластин органический растворитель подложек переводят в
гидрофильное, т. е. хорошо смачиваемое водой, состояние.
* Процесс удаления жировых загрязнений, сопровождаемый переводом
поверхности из гидрофобного состояния в гидрофильное, называется
обезжириванием.
Сухая очистка основана на использовании отжига, газового, ионного и
плазмохимического травления. Эти способы исключают применение дорогостоящих
и опасных в работе жидких химических реактивов; они более управляемы и
легче поддаются автоматизации. Процессы сухой очистки являются наиболее
эффективными также при обработке локальных участков органический растворитель рельефной
поверхности.
4.2. Способы жидкостной обработки пластин органический растворитель подложек.
К способам жидкостной обработки поверхности пластин органический растворитель подложек относят
физическое органический растворитель химическое обезжиривание, химическое органический растворитель электрохимическое
травление, промывание в воде.
4.2.1. Обезжиривание.
Физическое обезжиривание основано на отрыве молекул жира от поверхности при
ее взаимодействии с органическими растворителями. Отрыв вызывается
собственными колебаниями молекул жира органический растворитель притяжением их молекулами
растворителя. Для этого пластины (подложки) погружают в резервуар (ванну) с
растворителем. После отрыва молекулы жира равномерно распределяются по
всему объему ванны, что приводит к загрязнению растворителя органический растворитель обратному
процессу - адсорбции молекул жира очищенной поверхностью. Во избежание
последнего требуется постоянное освежение растворителя.
В качестве растворителей наиболее часто применяют четыреххлористый углерод,
бензол, толуол, изопропиловый спирт, фреон органический растворитель др., в которых эффективно
растворяется большинство жировых загрязнений.
Определяющими параметрами процесса являются температура органический растворитель время.
Растворимость жиров увеличивается с повышением температуры. Поэтому
обезжиривание осуществляют в горячих или кипящих растворителях.
Несмотря на высокую эффективность очистки в органических растворителях,
технология такого обезжиривания связана с определенными трудностями
(многократная очистка, большой расход, высокая стоимость органический растворитель токсичность
большинства растворителей).
Исключительными особенностями обладает фреон, который не токсичен и
обеспечивает высокую эффективность очистки.
Химическое обезжиривание основано на разрушении молекул жира
растворителями, не воздействующими на материал пластины (подложки). Его
отличительной особенностью является отсутствие вероятности повторного
загрязнения пластин.
Для химического обезжиривания кремниевых пластин наиболее часто применяют
горячий (75-80°С) перекисно-аммиачный раствор (водный раствор смеси
пергидроля [pic] органический растворитель щелочи [pic]), который удаляет все жиры. Процесс
обезжиривания сопровождается выделением атомарного кислорода в результате
разложения пергидроля (этому способствует органический растворитель наличие щелочи). Атомарный
кислород окисляет как органические, так органический растворитель неорганические загрязнения.
Для очистки, основанной на переводе омыляемых жиров в легко растворимые в
воде мыла` (соли), применяют обработку поверхности в мыльных растворах.
Этим способом удаляют растительные органический растворитель животные жиры - загрязнения от
остатков сложных эфиров глицерина органический растворитель высокомолекулярных органических кислот.
Химическое обезжиривание характеризуется низкими токсичностью органический растворитель стоимостью.
4.2.2. Травление.
Процесс травления пластин органический растворитель подложек состоит в растворении их поверхности
при взаимодействии с соответствующими химическими реагентами (щелочами,
кислотами, их смесями органический растворитель солями). В результате удаляются приповерхностный
слой органический растворитель имеющиеся на поверхности загрязнения. Различают химическое и
электрохимическое травление полупроводников.
4.2.2.1. Химическое травление пластин кремния происходит на границе твердой
и жидкой сред, органический растворитель его можно рассматривать как гетерогенную реакцию.
Процесс травления состоит из пяти стадий: диффузии реагента к поверхности;
адсорбции реагента; поверхностной химической реакции; десорбции продуктов
реакции; диффузии продуктов реакции от поверхности. Скорость всего процесса
определяется скоростью наиболее медленной (контролирующей) стадии. При
травлении кремния контролирующими стадиями могут быть либо диффузия
реагента к поверхности, либо поверхностная химическая реакция, что
определяется видом травителя органический растворитель энергией активации стадий процесса.
* Травители, для которых контролирующей стадией является диффузия,
называются полирующими.
Скорость травления [pic] в полирующих травителях определяется скоростью
диффузии реагента [pic] органический растворитель зависит от градиента его концентрации:
[pic] (1)
где D - коэффициент диффузии реагента, зависящий от природы органический растворитель энергии
активации молекул реагента; [pic] органический растворитель [pic] - концентрация реагента в объеме
и на поверхности; [pic] - толщина приповерхностного слоя травителя, в
котором существует градиент концентрации.
При этом скорость травления нечувствительна к физическим органический растворитель химическим
неоднородностям поверхности, слабо зависит от температуры. Вследствие более
высокого градиента концентрации выступы на поверхности травятся быстрее
впадин. Поэтому полирующие травители хорошо сглаживают шероховатости,
выравнивая микрорельеф. Типичными полирующими травителями для кремниевых
пластин являются смеси азотной органический растворитель фтористоводородной (плавиковой) кислот.
Существуют две теории саморастворения кремния в травителях: химическая и
электрохимическая. Согласно химической теории поверхностные химические
реакции при полирующем травлении протекают в два этапа: окисление
поверхностного слоя органический растворитель перевод оксида в растворимую соль. Роль окислителя
выполняет азотная кислота:
[pic] (2)
Фтористо-водородная кислота является комплексообразователем, который
переводит оксид кремния в тетрафторид:
[pic] (3)
В соответствии с электрохимической теорией взаимодействие между
полупроводником органический растворитель травителем обусловлено тем, что на поверхности пластины
при погружении ее в травитель существуют анодные органический растворитель катодные микроучастки,
между которыми возникают локальные токи.
На анодных участках происходит окисление кремния с последующим растворением
оксида органический растворитель образованием кремний-фтористоводородной кислоты, на катодных -
восстановление окислителя (азотной кислоты). В процессе травления
микроаноды органический растворитель микрокатоды непрерывно меняются местами.
Результирующее уравнение реакции при этом имеет вид:
[pic] (4)
Следует отметить, что очистке поверхности полупроводниковых пластин путем
их обработки в полирующих травителях предшествует обязательное
обезжиривание поверхности.
Для ряда травителей энергия активации химической реакции [pic] на порядок и
более превышает энергию активации, определяющую скорость диффузии реагента.
В этом случае скорость травления определяется скоростью химической реакции
[pic]:
[pic] (5)
где [pic] органический растворитель [pic] - концентрации реагирующих веществ; R - универсальная
газовая постоянная; органический растворитель органический растворитель b - показатели, численно равные коэффициентам в
уравнении химической реакции.
Поскольку энергия активации химической реакции зависит от неоднородности
поверхности, скорость травления чувствительна к состоянию поверхности. Так
как различные кристаллографические плоскости структуры кремния имеют разное
значение [pic], то скорость травления зависит от ориентации пластин, а
также от температуры.
* Травители, для которых контролирующей стадией является химическая
реакция, называются селективными.
В качестве селективных травителей пластин кремния используют водные
растворы щелочей (например, NaOH, КОН) органический растворитель гидразин гидрат '[pic].
Для селективных травителей характерная разница скоростей травления в
различных кристаллографических направлениях достигает одного порядка и
более. Так, для щелочных травителей изменение скорости травления
соответствует схеме (100) >(110)> (111).
Травление с большой разницей скоростей травления в различных
кристаллографических направлениях называют анизотропным.
Селективное травление используют для локальной обработки полупроводниковых
пластин, в том числе для создания изолирующих областей при изготовлении
ИМС.
4.2.2.2. Электрохимическое травление основано на химических превращениях,
которые происходят при электролизе.
Для этого полупроводниковую пластину (анод) органический растворитель металлический электрод
(катод) помещают в электролит, через который пропускают электрический ток.
Процесс является окислительно-восстановительной реакцией, состоящей из
анодного окисления (растворения) органический растворитель катодного восстановления.
Кинетика анодного растворения определяется концентрацией дырок,
генерируемых на поверхности полупроводниковой пластины.
Электрохимическое травление кремниевых пластин производят в растворах,
содержащих плавиковую кислоту, при возрастающей плотности тока. При этом
вначале происходит образование на поверхности пластины слоя оксида кремния,
в состав которого входит фтористокремниевый комплекс [pic], окисляющийся в
водных растворах с выделением водорода согласно реакции:
[pic] (6)
[pic] (7)
Затем происходит анодное растворение кремния в плавиковой кислоте:
[pic] (8)
Такой процесс называют также электрополировкой.
Электрохимическое травление применяют как для очистки поверхности пластин,
так органический растворитель для их локальной обработки.
4.2.3. Промывание пластин органический растворитель подложек.
На различных этапах изготовления ИМС производят неоднократно промывание
пластин органический растворитель подложек. Для промывания применяют дистиллированную,
бидистиллированную органический растворитель деионизованную воду.
Промывание обязательно производится после обезжиривания органический растворитель травления. Его
назначение - удаление остатков загрязнений, продуктов реакции органический растворитель остатков
реагентов.
4.2.4. Интенсификация процессов очистки.
Для ускорения наименее медленных стадий процессов очистки с целью повышения
качества очистки органический растворитель производительности процессов используют различные
способы их интенсификации, которые достигаются применением физических,
химических органический растворитель комбинированных средств.
К физическим средствам относятся нагрев, кипячение, вибрация, обработка
струёй, гидроциркуляцией, протоком, гидромеханическая обработка,
центрифугирование, ультразвуковая обработка, плазма.
К химическим средствам относятся поверхностно-активные вещества,
комплексообразователи, катализаторы. Комбинированные средства основаны на
использовании физических органический растворитель химических средств.
Применение тех или иных средств позволило разработать наиболее эффективные
способы обезжиривания, травления, промывания органический растворитель создать необходимое для их
осуществления оборудование.
Наиболее распространенными органический растворитель эффективными способами жидкостной обработки в
промышленных условиях являются ультразвуковая очистка в растворителях,
химико-динамическое травление, анодно-механическое травление.
При ультразвуковой очистке (рис. 3) пластины 1 помещают в ванну с водой
(эмульсией) 2, на которую передаются вибрации через вибратор 3 от
генератора 4. Механические вибрации способствуют перемешиванию растворителя
и тем самым ускоряют процесс.
[pic]
Рис. 3
Принцип химико-динамического травления заключается в интенсивном
перемешивании травителя непосредственно над поверхностью пластин (рис.4).
При вращении приводом 1 фторопластового барабана 2 травитель 3 омывает
пластины 4, закрепленные на специальном диске 5, чем достигается хорошее
перемешивание травителя органический растворитель равномерное травление.
[pic]
Рис. 4
В основу анодно-механического травления положено электрохимическое
травление, сопровождаемое механическим воздействием (рис. 5). Электролит 2
подается на освещенные мощной лампой 1 (для генерации дырок) пластины 3,
которые предварительно закрепляются на аноде 4, органический растворитель соприкасаются с
вращающимся катодным диском 5, содержащим радиальные канавки. При этом
скорость электрополировки достигает 400нм/с.
[pic]
Рис. 5
Особый интерес с точки зрения производительности органический растворитель качества очистки
представляет способ, основанный на возникновении кавитации в пограничном
слое очищаемой поверхности. Условия кавитации создают механическим путем
(центрифугированием), органический растворитель в качестве растворителя используют дистиллированную
воду с растворенным кислородом.
Способы жидкостной очистки используют на различных стадиях изготовления
ИМС.
4.3. Способы сухой очистки пластин органический растворитель подложек.
Наряду с жидкостной обработкой в технологию изготовления ИМС в последнее
время интенсивно внедряются различные способы сухой очистки. Наряду с
традиционными термообработкой (отжигом) органический растворитель газовым травлением успешно
используют ионное органический растворитель |плазмохимическое травление.
4.3.1. Термообработка.
Сущность термообработки состоит в нагреве пластины или подложки до
температуры, при которой происходят удаление адсорбированных поверхностью
загрязнений, разложение поверхностных загрязнений органический растворитель испарение летучих
соединений.
Отжиг осуществляют в вакуумных или термических установках непосредственно
перед проведением основных операций формирования полупроводниковых или
пленочных структур.
Эффективность очистки зависит от температуры, максимальное значение которой
ограничено температурой плавления очищаемых материалов органический растворитель процессами
диффузии примесей.
4.3.2. Газовое травление.
Сущность газового травления заключается в химическом взаимодействии
материала пластин с газообразными веществами органический растворитель образовании при этом легко
улетучиваемых соединений. В процессе газового травления загрязнения
удаляются вместе со стравливаемым приповерхностным слоем пластин.
Газовое травление как метод окончательной очистки применяют в первую
очередь непосредственно перед теми технологическими процессами, в которых
определяющую роль играет структура поверхностного слоя (например, перед
эпитаксиальным наращиванием). В качестве травителей используют смеси
водорода или гелия с галогенами (фтор, хлор, бром), галогеноводородами
(HBr, HC1), сероводородом[pic], гексафторидом серы.
Молярное содержание этих веществ в водороде или гелии может изменяться от
десятых долей процента до единиц процентов. Очистку осуществляют при
температурах 800-1300°С в установках термического окисления либо
непосредственно в реакторах эпитаксиального наращивания.
Наибольшее распространение получило травление кремниевых пластин хлористым
водородом при температурах 1150-1250°С, при этом происходит реакция:
[pic] (9)
Скорость травления зависит от температуры органический растворитель концентрации HC1 в водороде.
Аналогично происходит травление кремния в HBr.
Травление кремниевых пластин в парах тетрахлорида кремния сопровождается
реакцией
[pic] (10)
При хлорном травлении в качестве газоносителя используют гелий. Травление
осуществляют при температуре около 1000°С органический растворитель содержании хлора в гелии не
более 0,2% в соответствии с реакцией:
[pic] (11)
Травление кремния в парах сероводорода происходит по реакции:
[pic] (12)
[pic]
При этом получаются большие скорости травления (до 15 мкм/мин). Однако
сероводород токсичен. Гексафторид серы, наоборот, не токсичен и
обеспечивает хорошее качество поверхности при травлении кремния органический растворитель сапфира.
Травление кремния сопровождается реакцией:
[pic] (13)
Газовое травление обеспечивает получение более чистых поверхностей по
сравнению с жидкостной, обработкой. Однако его применение ограничено из-за
высоких температур процессов органический растворитель необходимости использования газов особой
чистоты.
4.3.3. Ионное травление.
Сущность ионного травления состоит в удалении поверхностных слоев материала
при его бомбардировке потоком ионов инертных газов высокой энергии. При
этом ускоренные ионы при столкновении с поверхностью пластин или подложек
передают их атомам свою энергию органический растворитель импульс.
* Ионное травление - процесс удаления загрязнений вместе с распыляемым в
вакууме поверхностным слоем обрабатываемой поверхности при ее бомбардировке
ускоренными ионами инертного газа.
Если во время столкновения энергия, передаваемая атому, превышает энергию
химической связи атома в решетке, органический растворитель импульс, сообщаемый атому, направлен
наружу от поверхности, то происходит смещение атомов, их отрыв от
поверхности - распыление. Для реализации этого процесса требуются
определенные вакуумные условия, органический растворитель ионы должны обладать определенными
значениями энергий, достаточными для распыления материалов.
Разновидностью ионного травления является ионно-химическое (реактивное)
травление, основанное на введении в плазму химически активного газа, обычно
кислорода. При этом изменяется скорость травления вследствие химического
взаимодействия между подложкой органический растворитель добавленным газом.
4.3.4. Плазмохимическое травление.
В отличие от ионного плазмохимическое травление основано на разрушении
обрабатываемого материала ионами активных газов, образующимися в плазме
газового разряда органический растворитель вступающими в химическую реакцию с атомами материала при
бомбардировке поверхности пластин или подложек. При этом молекулы газа в
разряде распадаются на реакционно-способные частицы - электроны, ионы и
свободные радикалы, химически взаимодействующие с травящейся поверхностью.
В результате химических реакций образуются летучие соединения.
Для травления кремния органический растворитель его соединений (оксида органический растворитель нитрида кремния) наиболее
часто используют высокочастотную плазму тетрафторида углерода [pic]
(возможно применение гексафторида серы [pic] органический растворитель фреона-12 - [pic]).
При взаимодействии этих газов с электронами плазмы происходит разложение
[pic] органический растворитель образуются ионы фтора органический растворитель другие радикалы:
[pic]
[pic] (14)
[pic]
Ионы фтора, органический растворитель в ряде случаев органический растворитель радикал [pic] активно взаимодействуют с
кремнием, образуя летучее соединение [pic]. Уравнения, характеризующие
химические реакции травления кремния, оксида органический растворитель нитрида кремния в плазме
[pic], имеют вид
[pic] (15)
Характерно, что частицы, участвующие в травлении, травят различные
материалы с разной скоростью. На этом основано свойство плазмохимического
травления. Скорость травления определяется концентрацией атомов фтора и
постоянной скорости химической реакции [pic]:
[pic] (16)
Концентрация [pic] обусловливается скоростью генерации атомов, что
определяется конструкцией органический растворитель мощностью реактора, органический растворитель также временем жизни
частиц в реакторе, которое зависит от скорости газового потока, давления и
условий рекомбинации частиц.
Скорость травления строго зависит от температуры; ее влияние
предопределяется физическими свойствами травящегося материала органический растворитель газовым
составом плазмы. Так, добавка кислорода к чистой плазме [pic] повышает
скорость травления.
В плазме фторсодержащих газов можно травить некоторые металлы. Для
травления применяют также плазму хлорсодержащих газов. Для удаления
органических материалов используют кислородную плазму.
Промышленные конструкции реакторов рассчитаны на групповую обработку
пластин с кассетной загрузкой органический растворитель программным управлением.
В отечественной промышленности для различных целей плазмохимической
обработки кремниевых пластин используются автоматизированные реакторы
«Плазма 600» (для удаления фоторезиста органический растворитель очистки поверхности пластин при
изготовлении биполярных ИМС) органический растворитель «Плазма 600Т» (для удаления фоторезиста,
очистки поверхности пластин органический растворитель травления диэлектрических слоев).
Плазмохимическое травление применяют также для локальной обработки
поверхностей.
Способы сухой очистки пластин органический растворитель локальной их обработки наиболее эффективны
при создании БИС органический растворитель СБИС на элементах с микронными органический растворитель субмикронными
размерами.
4.4. Типовые процессы очистки пластин органический растворитель подложек.
Выбор способа очистки зависит от вида загрязнений. Эффективная очистка
достигается при сочетании нескольких способов очистки. В качестве примера в
таблице 2 приведены данные по использованию различных способов очистки в
зависимости от вида загрязнений.
Таблица 2
Виды загрязнений органический растворитель способы их удаления
|Виды загрязнений |Способы очистки |
|Физические включения (пылинки,|Растворение органический растворитель одновременное |
|пух, небольшие частицы |ультразвуковое перемешивание |
|полупроводника, металла, | |
|абразива) | |
|Загрязнения ионами (остатки |Промывка в деиониэованной или |
|кислот, осадки, получаемые при|дистиллированной воде до установления |
|электролитическом покрытии, |постоянного сопротивления. Промывка в |
|ионы металлов) |кислотах для удаления адсорбированных |
| |ионов. Ионная очистка |
|Минеральные жиры органический растворитель |Ультразвуковая промывка в нагретом |
|органические материалы |органическом растворителе. Кипячение в|
| |органическом растворителе. Ионная |
| |очистка |
|Сложные химические включения |Травление кислотами. Промывка |
|(полярный органический |кремниевых пластин в метиловом спирте |
|материал, окислы, сернистые | |
|соединения) | |
|Загрязнения парами |Ионная очистка. Вакуумный отжиг. |
| |Термическое травление. Обработка в |
| |кислотах |
Однако при изготовлении ИМС возможные виды загрязнений проявляются
комплексно, органический растворитель на различных стадиях изготовления к качеству чистоты
поверхности предъявляются различные требования. Поэтому для качественной и
эффективной очистки пластин органический растворитель подложек разрабатывают типовые процессы
очистки, представляющие собой комбинирование различных способов очистки,
выполняемых в определенной последовательности. В составе таких процессов
основными операциями являются обезжиривание, травление, промывка, сушка.
На протяжении всех этапов изготовления кристаллов полупроводниковых ИМС
очистку полупроводниковых пластин проводят многократно - после механической
обработки пластин органический растворитель перед основными операциями формирования структур:
окислением, эпитаксиальным наращиванием, диффузией, металлизацией,
фотолитографией (и после нее), защитой.
5. Заключение.
В заключении своего реферата приведу пример типового процесса обработки
пластин кремния перед термическим окислением, который включает следующие
операции:
обезжиривание в горячем (75-80°С) перекисно-аммиачном растворе;
промывание в проточной деионизованной воде (удаление продуктов реакции
предыдущей обработки);
обработка в горячей (90-100°С) концентрированной азотной кислоте (удаление
ионов металлов);
промывание в проточной деионизованной воде (удаление остатков кислот);
гидродинамическая обработка пластин бельичими кистями в струе
деионизованной воды;
сушка пластин с помощью центрифуги в струе очищенного сухого воздуха;
травление в растворе фтористоводородной кислоты (снятие поверхностного слоя
и удаление загрязнений).
6. Список литературы.
Ефимов И.Е., Козырь И.Я., Горбунов Ю.И. Микроэлектроника. Учебное пособие
для ВУЗов. М., "Высшая школа", 1986.
Зи Ф.М. Технология СБИС. М., "Мир", 1986.
скачать реферат
Десятка наиболее читаемых рефератов:
Модернизация ТЭС
Тыл во время ВОВ
Інформатика і комп'ютерна техніка
Бизнес-план Могилевского завода
"Экономическое чудо" ФРГ органический растворитель его причины. (реферат)
Вексель как средство платежа
Решение транспортной задачи методом потенциалов
Подведомственность арбитражных дел
ПРОГНОЗ ЦЕНЫ НА ОЛОВО В РОССИИ И МИРЕ НА 2000 ГОД
Философия менеджмента
Каждый реферат имеет своего законного правообладателя.
Все вопросы, замечания, пожелания органический растворитель претензии писать сюда
1.088891
разделы
трехмерный презентация
купить аудиоплееры
короткий нард скачать бесплатный
проведение анкетирование
факсимиле
силуэт слименд лифт
варочный поверхность cata
гнб
жила кострома
купить чейнджер
лак краска
лидо пекарня
лад
поставка тройник перех
кулер 754
пионовая беседка
пластиковый пакет
фирменный флаг
кулер комп
купить архиватор
путевой стена
купить видеокарту
i`m o.k./герои гроб
трость доставка
метрореклама нижнийновгород
производственный тара
люминисцентная краска
мелованный бумага
теплогенераторы master
медикаментозный прерывание беременность
дихроичное зеркало
dect desktop
чиллеры
кухонный техник
флюоресцентный краска
lida
мини пекарня
светоотражающий краска
купить автотехнику
туба машина
девелоперская компания
альпинизм
сборщик долг
рукавичка доставка
нужный билет
софт автошкола
силуэт слименд лифт
фирменный цвет
аппарат фигурный нарезка тест
органический растворитель