Навигация
Кремний - основной материал полупроводникового производства
35499
знаков
2
таблицы
6
изображений
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 и 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 и как полупроводник не может быть использован; он является исходным сырьем для получения кремния полупроводниковой чистоты, примесей в котором должно быть менее 
.
Разработана промышленная технология, позволяющая получать особо чистый кремний с содержанием примесей 
Более широкое применение кремния обусловлено преимуществом его физических и технологических свойств по сравнению с другими полупроводниками (в частности, с германием).
Для изготовления полупроводниковых приборов и ИМС используют выпускаемые промышленностью пластины кремния четырех |видов:
1) Однослойные p- и 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 и скрытым n+- слоем;
4) Гетероэпитаксиальные структуры типа кремний на сапфире.
Однослойные пластины кремния р- и 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 и значения удельного сопротивления подразделяются на пять групп.
Подготовка пластин, получаемых из слитков монокристаллического кремния, является одним из важнейших этапов производства ИМС и включает в себя следующие операции: ориентацию слитков по кристаллографическим осям, резку слитков на пластины, шлифование, полирование, травление и очистку поверхностей от загрязнений различных типов, приобретённых на предыдущих этапах обработки.
3. Виды загрязнений поверхности подложек и пластин.
3.1. Возникновение загрязнений.
Электрические характеристики ИМС и их надежность во многом обусловливаются степенью совершенства кристаллической решетки и чистотой обрабатываемой поверхности пластин и подложек. Поэтому обязательным условием получения бездефектных полупроводниковых и пленочных структур является отсутствие на поверхности пластин и 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 и травления позволяют удалить нарушенный слой (рис. 1).
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 и химическая активность поверхности пластин.
В условиях производства ИМС пластины и подложки соприкасаются с различными средами, и 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 и способа ее формирования, в худшем случае она не должна превышать 
.
Для обеспечения эффективной очистки с целью получения технологически чистой поверхности пластин (подложек) необходимо знать источник и вид загрязнения, характер его поведения на поверхности, методы удаления.
3.2. Источники загрязнений.
Основными источниками загрязнений поверхности пластин и подложек являются: абразивные и клеящие материалы, кремниевая пыль при механической обработке; пыль в производственных помещениях; предметы, с которыми соприкасаются пластины и подложки (оборудование, инструмент, оснастка, технологическая тара); технологические среды; органические и неорганические реагенты, вода; одежда и открытые участки тела операторов и др.
Загрязнение пластин и подложек практически возможно на всех операциях технологического процесса изготовления кристаллов и сборки ИМС.
Похожие работы
... - внутренняя и наружная шестерни, 4 - сепараторы , 5 - пластины По характеру воздействия абразива на полупроводниковые пластины различают шлифование свободным и связанным абразивом. В зависимости от зернистости используемого абразива, режимов обработки и качества полученной поверхности различают предварительное (черновое) и окончательное (чистовое) шлифование. Шлифование свободным абразивом ...
... от структуры силикатных стёкол, и способно выдерживать умеренные концентрации катионов (например, натрий до 0,1%), не увеличивая электропроводимость. Боратное стекло отвечает требованиям герметизации полупроводниковых приборов: свободно от щелочных металлов, уплотняется (спаивается) при температуре до 800С, относительно инертно и водонепроницаемо, имеет регулируемые коэффициенты температурного ...
... должно соблюдаться на протяжении всего процесса зонной плавки. Для того, чтобы допущение 3 оказалось состоятельным, требуется использовать при кристаллизационной очистке исходные материалы прошедшие предварительную очистку. 1.2 Расчет распределения примеси вдоль слитка кремния после зонной плавки (один проход расплавленной зоной) 1.2.1 Расчет распределения Si-Ga. Рассчитаем распределение галия ...
... слитка используют следующий маршрут: подготовка слитка и разделение его на пластины, предварительная, а затем окончательная обработка пластин. Подготовка и разрезание полупроводникового слитка на пластины Слитки калибруют (шлифуют) по диаметру в связи с тем, что после выращивания они могут иметь конусность и волнистость цилиндрической поверхности, а также отклонения диаметра превышающие ...
0 комментариев