реферат бесплатно, курсовые работы
 
Главная | Карта сайта
реферат бесплатно, курсовые работы
РАЗДЕЛЫ

реферат бесплатно, курсовые работы
ПАРТНЕРЫ

реферат бесплатно, курсовые работы
АЛФАВИТ
... А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

реферат бесплатно, курсовые работы
ПОИСК
Введите фамилию автора:


Полупроводниковые пластины. Методы их получения

трихлорсилана (SiHCl3) над кремниевыми подложками. Парогазовая смесь

соответствующего состава прохо дит над нагретой до определенной температуры

подложкой, осаждаясь на ней в виде монокристаллического слоя. Обычно такие

процессы осуществляют в кварцевых реакторах. При восстановле нии

тетрахлорида в качестве газа-носителя используют водород. При этом

происходит следующая реакция:

SiCI4+2H2 4HCI+Si

Для качественного проведения процесса осаждения температура подложек

должна быть 1100-1300°С. При получении эпитаксиальных слоев с заданными

свойствами в состав парогазовоя смеси вводят легирующую добавку.

При формировании эпитаксиальных пленок арсенида галлия способом

жидкофазной эпитаксии сначала получают расплав полу проводникового

материала с соответствующими легирующими добавками, а затем подложку

подводят к поверхности раствора-расплава. После установления теплового

равновесия между ними их охлаждают по соответствующему закону для

эпитаксиального осаждения пленки на подложку.

Металлизация полупроводниковых структур.

Этот способ ис пользуется для формирования межсоединений в ИМС,

создания контактных площадок и состоит из двух этапов - металлизации и

фотолитографии по металлической пленке. Нанесение металлизации в планарной

технологии осуществляется либо термическим испарением, либо катодным

распылением.

При вакуумном термическом испареении металл нагревают электрическим

током или бомбардируют его электроннонным лучом. Перенос потока испаряемых

частиц в пространстве источник - подложка зависит от степени вакуума и

определяется длиной свободного пробега молекул. При соударении атомов

испаряемого вещества с поверхностью подложки происходит конденсация -

процесс перехода вещества из газообразной в твердую или жидкую.

Качество напыленных пленок зависит от степени очистки, температуры

подложки, а также от скорости испарения, вакуума, геометрии системы и др.

Катодное распыление целесообразно применять для получения пленок

тугоплавких металлов (с высокой температурой испарения) -титана, вольфрама,

молибдена. Для этого в вакуумную камеру напускают при небольшом давлении (

1,0 Па ) газ и, подавая постоянное или переменное напряжение 3-5 кВ, между

элек тродами зажигают тлеющий разряд. Образовавшиеся при этом положительные

ионы газа ускоряются по направлению к катоду, выполненному из распыляемого

материала, и бомбардируют его. Атомы распыляемого катода осаждаются на

полупроводниковую подложку и образуют сплошную металлическую пленку.

Фотолитографией по металлической пленке формируют требуемую

конфигурацию проводников межсоединений и контактные площадки для

присоединения схемы к внешним выводам корпуса .

После окончания групповой обработки пластины со сформированными

структурами поступают на сборку приборов (индивидуальная обработка).

Сборка.

В процессе сборки разделяют пластины на отдельные кристаллы, монтируют

кристалл в корпус, присоединяют электрические выводы к контактным площадкам

кристалла и выводам корпуса и герметизируют корпус.

Чтобы гарантировать надежную работу изготовленных приборов, их

подвергают испытаниям, которые проводят согласно техни ческим условиям на

каждый тип прибора. Испытания включают комплекс операций: измерение

электрических параметров и классификацию приборов, определение механической

и климатической стойкости приборов, проверку их герметичности и определение

гарантийного срока службы.

Кроме того, в процессе изготовления приборов постоянно проводится

межоперационный контроль, позволяющий следить за ста бильностью

технологического процесса. При необходимости коррек тируют режимы обработки

(температуру, концентрацию, время). По данным межоперационного контроля

партия пластин может оказаться забракованной и снятой с дальнейшей

обработки.

Даже при нормальном протекании процесса часть кристаллов групповой

пластины оказывается дефектной (из-за проколов в за щитных масках,

локальных загрязнениях и пр.). Эти кристаллы обнаруживаются лишь на

завершающем этапе групповой обработки - после получения межсоединений и

периферийных контактов, когда осуществляется контроль прибора на

правильность функционирования. В дальнейшем эти кристаллы отбраковываются и

не поступают на сборочные линии.

§ 3. Общие сведения об изготовлении подложек

Для получения качественных приборов и иатегральнх схем необходимы

однородные пластины с поверхностью, свободной от дефектов и загрязнений.

Приповерхностные слои пластин не должны иметь нарушений кристаллической

структуры. Оченьа жесткие требования предъявляют к геометрическим

характеристикам пластин, особенно к их плоскостности. Плоскосткость

поверхности имеет определяющее значение при формировании структур приборов

методами оптической литографии. Важны и такие геометрические параметры

пластина как прогиб, непараллельность сторон и допуск по толщине.

Для обеспечия требуемых параметров разработаны различные

технологические варианты изготовления пластин. В зависимости от

характеристик обрабатываемого материала варианты изготовлениян имеют свои

особенности, но, как правило, состоят ят из одних и тех же базовых

операций, применяемых в различных сочетананиях. К базовым операциям

относят предварительную подготовку разделение его на пластины, шлифование

пластины, свободным или связанным абразивом, формирование фасок, химческое

травление пластин, их полирование и очистку.

Предварительная подготовка слитка заключается в калибровке его

наружного диаметра до заданного размера, стравливании нарушенного слоя,

изготовлении базовых и дополнительных срезов, подготовке торцовых

поверхностей с заданной кристаллографической ориентацией. Затем разделяют

слиток на пластины определнной толщины. Целью последующего шлифования явля

ется выравнивание поверхности отрезанных пластин, уменьшение разброса их

толщин, формирование однородной поверхности. Фаски с острых кромок

пластин снимают для того, чтобы удалить сколы, образующиеся при резке и

шлифовании. Кроме того, острые кромки пластин являются концентраторами

напряжений и потенциальными источниками структурных дефектов, которые могут

возникнуть при перекладывании пластин и прежде всего при термических

обработках (окислении, диффузии, эпитаксии).

Химическим травлением удаляют нарушенные приповерхностные слои, после

чего полируют обе стороны пластин или ту сторону, которая предназначена

для изготовления структур приборов. После полирования пластины очищают от

загрязнений, контролируют и упаковывают.

При изготовлении приборов способами наиболее распространенной

планарной технологии и ее разновидностей используют только одну, так

называемую рабочую сторону пластины. Учитывая значительную трудоемкость и

высокую стоимость операций по подготовке высококачественных пластин с

бездефектной поверхностью, некоторые варианты изготовления пластин

предусматривают несимметричную, т. е. неодинаковую, обработку их сторон.

На нерабочей стороне пластины оставляют структурнодеформированный слой

толщиной 5-10 мкм, который обладает свойствами геттера, т. е.

способностью поглощать пары и газы из корпуса полупроводникового прибора

после его герметизации за счет очень развитой поверхности.

Дислокационная структура слоя, обращенная к рабочей по верхности

пластины, обладает способностью притягивать и удерживать структурные

дефекты из объема полупроводникового кристалла, что значительно повышает

надежность и улучшает электро-физические параметры приборов. Однако

несимметричная обработка сторон пластин создает опасность их изгиба.

Поэтому глубину нарушений на нерабочей стороне следует строго

контролировать.

Использование в полупроводниковом производстве пластин

стандартизованных размеров позволяет унифицировать оборудование и оснастку

на всех операциях, начиная от их механической обработки и заканчивая

контролем параметров готовых структур. В отечественной и зарубежной

промышленности нашли применение пластины диаметром 40, 60, 76, 100, 125,

150 и 200 мм. Для получения пластины заданного диаметра осуществляют

калибровку выращенного проводникового монокристаллического слитка.

[pic]

Рис. 5 Калибровка слитка круглым шлифованием: а,б - переферией и торцом

круга,1 - ситок, 2 -шлифовальный круг

§ 4. Калибровка слитков

Как правило, калибровку производят способом наружного круглого

шлифования алмазными кругами на металлической связке (рис. 5). При этом

используют как универсальные круглошлифовальные станки (рис. 5, а), так и

специализированные станки (рис. 5, б), позволяющие производить калибровку

с малыми радиальными силами резания. Если при калибровке кремниевого

слитка на универсальном круглошлифовальном станке глубина нарушенного

слоя достигает 150-250 мкм, то применение специализированных станков

обеспечивает снижение глубины нарушенного слоя до 50-80 мкм. Калибровку

чаще всего проводят в несколько проходов. Сначала за первые черновые

проходы снимают основной припуск алмазными кругами зернистостью 160-250

мкм, затем осуществляют чистовую обработку алмазными кругами зернистостью

40-63 мкм.

[pic]

Рис. 6. Примеры взаимного расположения базовых и вспомогательных срезов

на пластинах кремния:

а-КДБ 10 (Ill), б-КЭФ 4,5 (100); в-КЭФ 4.5 (Ill). а-КДБ 10 (100). Д-КЭФ 7,5

(111). е-КЭФ (НИ, ас-КЭФ 0,5 (Ill), з-КЭФ 0.2 (111). н-КЭФ 2 (Ill), к-КЭС

0,01 (111)

После калибровки Цилиндрической поверхности на слитке выполняют базовый и

дополнительные (маркировочные) срезы. Базовый срез делают для ориентации и

базирования пластин на операциях фотолитографии. Дополнительные срезы

предназначены для обозначения кристаллографической ориентации пластин и

типа проводимости полупроводниковых материалов. Примеры расположения

базовых и дополнительных срезов показаны на рис. 6, а - к. Ширины базового

и дополнительных срезов регламентированы и зависят от диаметра слитка.

Базовый и дополнительные срезы изготовляют шлифованием на

плоскошлифовальных станках чашечными алмазными кругами по ГОСТ 16172-80 или

кругами прямого профиля по ГОСТ 16167-80. Зернистость алмазного порошка в

кругах выбирают в пределах 40/28-63/50 мкм. Один или несколько слитков

закрепляют в специальном приспособлении,ориентируя необходимую

кристаллографическую плоскость параллельно поверхности стола станка. В

зону обработки подают смазочно-охлаждающую жидкость (например, воду).

Срезы можно также изготовлять на плоскодоводочных станках с применением

абразивных суспензий на основе .порошков карбида кремния или карбида бора

с размером зерен 20-40 мкм. Шлифование свободным абразивом позволяет

уменьшить глубину нарушенного слоя, но при этом снижается скорость

обработки. Поэтому наиболее широко в промышленности распространено

шлифование цилиндрической поверхности и срезов алмазными кругами.

После шлифования слиток травят в полирующей смеси азотной, плавиковой и

уксусной кислот, удаляя нарушенный слой. Обычно стравливают слой толщиной

0,2-1,0 мм. После калибровки и травления допуск на диаметр слитка

составляет 0,5 мм. Например, слиток с номинальным (заданным) диаметром 60

мм может иметь фактический диаметр 59,5-60,5 мм.

§ 5. Разделение полупроводниковых слитков на пластины

Промышленное получение полупроводниковых монокристаллов представляет

собой выращивание близких к цилиндрической форме слитков, которые

необходимо разделить на заготовки-пластины. Из многочисленных способов

разделения слитков на пластины (резка алмазными кругами с внутренней или

наружной режущей кромкой, электрохимическая, лазерным лучом, химическим

травлением, набором полотен или проволокой, бесконечной лентой и др.) в

настоящее время наибольшее применение нашли резка алмазными кругами с

внутренней режущей кромкой, набором полотен и бесконечной лентой.

А л м а з н ы й к р у г с в н у т р е н н е й р е ж у щ е й к р о

м к о й.

(AКВP) обеспечивает разделение слитков достаточно большого диаметра (до

200 мм) с высокой производительностью, точностью и малыми потерями

дорогостоящих полупроводниковых материалов. Круг АКВР представляет собой

металлический кольцеобразный корпус толщиной 0,05-0,2 мм, на внутренней

кромке которого закреплены алмазные зерна, осуществляющие резание. Корпус

изготовляют из высококачественных коррозионно-стойких хромоникелевых сталей

с упрочняющими легирующими добавками. В отечественной промышленности для

корпусов используют сталь марки 12Х18Н10Т.

Формообразование ленты производят способом холодной прокатки, в

результате чего достигается прочность на разрыв до 1760-1960 МПа.

Недостатком холодной прокатки является возникновение у ленты анизотропии

механических свойств, что объясняется деформацией и направленной

ориентацией зерен, образующих структуру стали. Анизотропия текучести ленты

в направлении прокатки и в направлении, перпендикулярном ей, препятствует

равномерному натяжению корпуса круга. Уменьшить анизотропию можно

совершенствованием исходной структуры стали до прокатки и применением

термообработки.

Алмазосодержащий режущий слой на внутренней кромке корпуса формируют

гальваностегией. В электролотическую ванну посещают корпуса, защищенные

изоляторами по всей поверхности, исключая внутреннюю кромку. Ванну

заполняют электролитом и засыпают в нее алмазный порошок требуемой

зернистости. При пропускании постоянного электрического тока между анодом и

корпусами на внутренней кромке осаждается металлический слой, захватывающий

и прикрепляющий к корпусу алмазные зерна. осаждаемый металлический слой

называется связкой. Чаще всего это никель или кобальт. Толщина режущей

кромки в два-три раза больше толщины корпуса.

Размер алмазных зерен, закрепленных на внутренней кромке, выбирают в

зависимости от физико-механических свойств разрезаемого полупроводникового

материала (таердости, хрупкости, способности к адгезии, т. е. прилипанию к

режущей кромке). Как правило, для резки кремния целесообразно использовать

алмазные зерна с размером основной фракции 40-60 мкм. Зерна должны быть

достаточно прочными и иметь форму, близкую форме правильных кристаллов.

Германий и сравнительно мягкие полупроводниковые соединения типа А3В5

(арсенид галлия, арсенид индия,антимонид индия, фосфид галлия и др.)

целесообразно резать алмазами, размер зерен основной фракции которых 28-40

мкм. Требования к прочности этих зерен не столь высоки, как при резке

кремния. Монокристаллы сапфира, корунда, кварца, большинства гранатов

разделяют высокопрочными кристаллическими алмазами размер зерен основной

фракции которых 80-125 мкм.

В связи с тем что диаметры слитков и механические свойства разрезаемых

материалов разнообразны, используют круги АКВР различных типоразмеров.

Характеристики наиболее распространенных из них приведены в табл-З.

Схему резки полупроводникового слитка кругом АК.ВР показана на рис.

22. Круг 1 растягивают и закрепляют на барабане 2, который приводят во

вращение вокруг своей оси. Слиток 3 вводят во внутреннее отверстие круга

АКВР на расстояние, равное сумме заданной толщины пластины и ширины

пропила. После этого производят прямолинейное перемещение слитка

относительно вращающегося круга в результате чего отрезается пластина.

Отрезанная пластина может падать в сборный лоток или же удерживаться

после полного прорезания слитка на оправке 4 клеящей мастикой 5. После

сквозного прорезания слитка его отводят в исходное положение и круг

выходит из образованной прорези. Затем слиток снова перемещают на заданный

шаг во внутреннее отверстие круга и повторяют цикл отрезания пластины.

Обязательным условием качественного разделения слитка на пластины

является правильная установка и закрепление круга

Т а б л и ц. а 1. Основные технические данные алмазных отреаных кругов с

внутренней режущей кромкой

[pic]

AКBP. Высокая прочность материала корпуса круга и его способность к

значительному вытягиванию дают возможность натянуть круг на барабан с

достаточной жесткостью. Жесткость круга непосредственно влияет на точность

и качество поверхности пластин, на стойкость круга, т. е. срок его службы,

и ширину пропила. Недостаточная жесткость приводит к возникновению

дефектов геометрии пластин (неплоскостности, прогиба, разброса по толщине)

и увеличению ширины пропила, а чрезмерная жесткость - к быстрому выходу

круга из строя из-за разрыва корпуса.

Установлено, что для каждого типоразмера круга AКBP существует

оптимальная жесткость корпуса, при которой обеспечиваются высокие

стойкость круга и качество пластин, а также минимальная ширина пропила.

Разработано несколько способов оценки и контроля жесткости круга.

Наиболее простой из них основан на измерении диаметра внутреннего отверстия

круга. За счет растяжения материала корпуса круга при его установке диаметр

внутреннего отверстия увеличивается на 0,5-1,0% его исходного значения.

Измеряя увеличение диаметра внутреннего отверстия специальным индикатором

и доводя его до заданного значения, добиваются требуемой жесткости круга.

Можно оценить жесткость круга по его прогибу под действием сосредоточенной

нагрузки.

Наиболее объективную оценку жесткости позволяет произвести способ,

основанный на измерении собственной частоты колебаний натянутого корпуса.

Изменение жесткости круга вызывает изменение его собственной частоты

колебаний, что проявляется, например, при изменении высоты звука,

возникающего при легком постукивании по кругу.

[pic]

Рис. 7. Схема резки слитка кругом

АКВР:

1 - круг АКВР, 2 - барабан,

3 - слиток, 4 - оправка, 5 - клеящая мастика

Измерение собственной частоты колебаний натянутого круга осуществляют с

помощью специального прибора, состоящего из бесконтактного возбудителя

колебаний (электродинамического громкоговорителя), бесконтактного датчика

и измерительного блока. Частота возбуждающих колебаний задается

генератором низкой частоты. По максимальному показанию индикатора

устанавливается момент совпадения частоты генерируемых колебаний

резонансной частотой круга. Оптимальные частоты собственных колебаний

кругов с корпусами толщиной 0,1 мм, изготовленных из стали марки 12Х18Н10Т,

следующие: круг АКВР 206X83- 1100-1200 Гц; АКВР 305XIOO-800-850 Гц, AKBP

422Х X 152 - 550-600 Гц.

Разрезаемый слиток закрепляют на специальной оправке, причем способ

крепления зависит от того, как извлекают из зоны обработки отрезанные

пластины. Если пластина после отрезания от слитка падает в заполненный

водой сборный лоток, то слиток крепят только одним торцом к оправке. Однако

такой способ приводит к бою большого количества пластин, так как довольно

легкая пластина может прилипнуть к смоченному корпусу круга и разбиться

при его быстром вращении. Для того чтобы исключить прилипание отрезаемой

пластины, ее поддерживают вакуумной присоской, которая фиксирует ее в

процессе отрезания и переносит в сборный лоток или на ленту транспортера.

Включение и перемещение вакуумной присоски осуществляются автоматически.

Отрезанные пластины могут удерживаться на оправке клеящей мастикой,

нанесенной на образующую слитка. Достаточно толстый и широкий слой мастики

удерживает отрезанные пластины без оправки (рис. 8).

При наклеивании торца слитка 1 на оправку обычно используют шеллак или

эпоксидную смолу. Шеллак- это природное органическое вещество, имеющее

пластинчатое строение. Он плавится при 75-90°С и растворяется в этиловом

спирте. Оправку нагревают до температуры плавления шеллака и «аносят его

тонкий слой. Затем сильно прижимают слиток к оправке, выдавливая излишки

шеллака, и охлаждают. Эпокоидная смола-это синтетическое вещество,

обладающее в твердом состоянии высокой механической прочностью. После

смешивания эпоксидной смолы с отвердителем полученную смесь наносят на

оправку, прижимают к ней слиток и помещают их в термостат. В термостате

оправку со слитком выдерживают при 120-150°С в течение 1,5-2 ч, после чего

охлаждают. Обычно используют эпоксидную смолу марок ЭД-16 или ЭД-20. Перед

наклейкой поверхность оправки и торец слитка обезжиривают органическими

растворителями и протирают.

Мастику, которую наносят на образующую слитка для удерживания

отрезанных пластин, приготовляют из компонентов и наполнителей.

Наполнители необходимы для того, чтобы придать сравнительно толстому слою

мастики, нанесенному на слиток, достаточную механическую прочность. Если в

качестве наполнителя непользуют абразивный порошок, то режущая кромка круга

АКВР, врезаясь в мастику, подвергается правке. Наиболее часто используют

мастику, содержащую 3 мас. ч. шеллака, 4 мас. ч. абразивного порошка и 2

мас. ч. эпоксидной смолы. Зернистость абразивного порошка выбирают в

пределах 20-40 мкм.

Ориентацию или поиск заданной кристаллографической плоскости

монокристалла и определение положения этой плоскости относительно торца

слитка производят на специальном оборудовании оптическим или рентгеновским

методами.

[pic]

Страницы: 1, 2, 3


реферат бесплатно, курсовые работы
НОВОСТИ реферат бесплатно, курсовые работы
реферат бесплатно, курсовые работы
ВХОД реферат бесплатно, курсовые работы
Логин:
Пароль:
регистрация
забыли пароль?

реферат бесплатно, курсовые работы    
реферат бесплатно, курсовые работы
ТЕГИ реферат бесплатно, курсовые работы

Рефераты бесплатно, реферат бесплатно, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты, рефераты скачать, рефераты на тему, сочинения, курсовые, дипломы, научные работы и многое другое.


Copyright © 2012 г.
При использовании материалов - ссылка на сайт обязательна.