Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Контроль ориентации осуществляется рентгеновским методом. Как правило, пластины нарезаются в плоскости (111) 'или (100) (см. $ 1-2). Поверхность пластин после резки весьма неровная: размеры царапин, выступов н ямок иногда намного превышают размеры будущих структурных элементов.
Поэтому перед началом основных технологических операций пластины многократно шлифуют, а затем полируют. Цель шлифовки помимо удаления механических дефектов состоит также в том, чтобы обеспечить необходимую толщину пластины (200 — 300 мкм), недостижимую цри резке, н параллельность плоскостей. Ш л и ф о в к а осуществляется на вращающихся шлифовальных кругах, на которых располагают сразу несколько пластин. Шлифующим агентом являются микропорошки, размер зерна которых выбирается все меньшим при каждом очередном пикле шлифовки, вплоть до 3 — 5 мкм. В большинстве случаев шлифовка :бывает односторонней, т.
е. каждая из двух плоскостей пласгины 'гйлифуегся раздельно. По окончании шлифовки на поверхности все же остается механи:чески нарушенный слой толщиной от нескольких микрон и выше, :под которым расположен еще более тонкий, так называемый «физи:,,'»ски нарушенный» слой. Последний характерен наличием «незри,мых» искажений кристаллической решетки и механических напря:жений, возникающих в процессе шлифовки. П о л и р о в к а состоит в удалении обоих нарушенных ,~«юев и снижении неровностей поверхности до уровня, свойственного ;оптическим системам и составлякяцего сотни, а иногда десятки ',ангстрем (тысячиые доли микрометра.) Чаще всего используется ';химическая полировка (травлеиие), т.
е. по существу растворение '.йовврхностного слоя полупроводника в тех или иных реактивах, «обязательными компонентами таких реактивов являются окислн;:чель (обычно азотная кислота) и растворитель образующегося ;«)йисла (обычно плавиковая кислота). Кроме этих компонентов :4у:'состав травителей входят ускорители и замедлители реакции.
'::дйяступы и трещины на поверхности стравливаются быстрее, чем !ец«нонной материал, и в целом поверхность выравнивается. Иногда химическую полировку сочетают с предварительной :Мхвнической, осуществляемой с помощью микропорошков (в виде :'згаег или суспензий) с размером зерна О,1 — 0,3 мкм. Достигаемая в процессе шлифовки и полировки параллель,:;."Месть плоскостей пластины составляет единицы и даже доли микрона ,аа- сантиметр длины. '';,:, Помимо травления важнейшим химическим процессом в полу,;щоводниковой технологии является очистка поверхности от загряз",~рннй органическими веществами, особенно жирамн.
Такую очистку '~~пиходится проводить неоднократно, в частности перед каждым :,'давлением, поскольку скорость травления резко уменьшается ::,Ф;::: Местах загрязнений. Очистку и обезжиривание проводят в органических раство- '1«фелях (толуол, ацетон, этиловый спирт н др.) при повышенной '!Йь(иературе. В последнее время ванну с растворителем часто :,~Щепляют иа магнитострикторе, обеспечивающем ультразвуковые ';,"'~(й(ебакия в растворе и тем самым интенсивное его перемешивание. .";:„' Травление, очистка и многие друт(~е процессы сопровождаются 414Фйвкой пластин в деионизованной воде.
Деионизация осуществ';4~Ются в специальных установках путем пропускания предвари:.",~4ьио дистиллированной воды через пористые смолы, в которых ~)(9мвсходит адсорбция растворенных ионов. Степень деионизации ":ицев(гвается по удельному сопротивлению воды, которое должно '.4е®вть в пределах 10 — 20 МОм. см и выше (удельное сопротивление 4йстиллированной воды не превышает 1 — 2 МОм см). Эпитаксия. Описанные выше технологические процессы яв.
;..«1««ются подготовительными и вспомогательными в том смысле, ,'.$Ф'сами по себе они не обеспечивают создания тех веоднородпосгей в кристалле (например, р-п переходов)„которые необходимы для работы диодов и транзисторов. Эпитаксию можно определить как процесс наращивания монокристаллического слоя на подложку прн сохранении кристаллографической ориентации последней.
Эпитаксия занимает промежуточное место между основными и вспомогательными процессами, В принципе она может обеспечить создание л о к а л ь н ы х неоднородностей, однако это направление еще слабо разработано и в настоящее время эпитаксия обычно используется как способ получения пластин — «заготовок» в виде тонких слоев однородного полупроводника на более толсгой подложке. Процесс эпитаксии применительно к кремнию состоит в следующем.
Монокристаллическая кремниевая пластина помещается в поток водорода, содержащий пары галоидного соединения кремния (обычно ЯС1«). При высо- 4 кой температуре (1200'С и выше) на поверхности пластины Р л происходит реакция ЯС! +2Н»=Я+4НС!, Рис. 4-46. примеры зпитаксналеиых в результате которой нз подложслоев на разных типах подложки. ке осаждается чистый кремнии а пары НС! уносятся потоком водорода. Эпитаксиальный слой осажденного кремния монокристалличен и имеет ту же кристаллографическую ориентацию, что и подложка. Если к парам тетрахлорида кремния добавить пары галондных соедйненнй бора (ВВг,) или фосфора (РС1»), то эпитаксиальный слой будег иметь уже не собственную, а соответственно дырочиую нли электронную проводимость, поскольку в ходе химической реакции в кремний будут внедряться акцепторные атомы бора или донорные атомы фосфора.
Таким образом, эпитаксия позволяет выращивать монокристаллические слои любого типа проводимости и любого удельного сопротивления на подложке, обладающей тоже произвольными параметрами как по типу, так и по величине проводимости (рис. 4-4б). Граница между эпитаксиальным слоем и подложкой не получается идеально резкой, так как примеси в процессе эпнтаксии частично диффундируют нз одного слоя в другой.
Поэтому попытки создать многослойные эпятаксиальные структуры лишь в последние годы увенчались успехом. Основную роль в настоящее время играет однослойная эпитаксия, при помощи которой возможно получение тонких однородных слоев до одного микрона, что невозРм~ ° й М ~ У достигнуть такой толщины, полученные пластины не допускали бы никакой последующей обработки из-за механической хрупкости.
диффузия. Внедрение примесей в исходную пластину (или в зпитаксиальный слой) путем диффузии при высокой температуре является в настоящее время основным способом создания диодных и транзисторных структур, Диффузия может быть локальной и общей. В первом случае она осуществляется на определенных участках пластины через специальные маски (рис. 4-47, а, б), во второй( — по всей поверхности (рис. 4-47, в) *. Диффузию можно проводить и однократно, и многократно (двойная, тройная диффузия), Например, в исходную пластину и-типа можно во время 1-й диффузии внедрить акцепторную примесь и получить р-слой, а затем„во время 2-й диффузии, внедрить в полученный слой (на меньшую глубину) донорную примесь и тем самым обеспечить трехслойную структуру (рис.
4-47, г). а) б) 8) е) Рис. 4-47. Примеры использовании процесса диффузии при- месей. а — локальная днф$узня в плвстнну; б — локальная днзфузня в впнтакснальный слой: а — обща» лн4Фу*яя на одной нз поверхностей плзстяны( е — двойнан днчаузнн — общая (р-слой( н локальная (пыслойк Источником примеси — диффузанта может быть либо жидкость, либо газ (пар).
В первом случае поверхность пластины контактирует с расплавом, содержащим в качестве компонента необходимую примесь, во втором случае — с парами примеси или с потоком инертного газа-носителя, содержащего пары примеси. Второй метод имеет большее распространение. На рис. 4-48 иллюстрируется так называемый лгетод откпьппо(1 тРубвг для получения диффузионных слоев. Вдоль трубы с небольшой скоростью непрерывно проходит поток нейтрального газа- носителя, например аргона. В 1-й высокотемпературной зоне к этому потоку примешиваются пары диффузанта, полученные сублимацией из твердого источника. Попадая во 2-ю высокотемпературную зону, где расположены пластины полупроводника, молекулы диффузанта (например, РС1,) диссоциируют.
Атомы полезной примеси (в нашем примере — фосфор) адсорбируются н днффундируют в пластины на определенную глубину, а другие составляющие диффузанта (в нашем примере — хлор) уносятся Ойцая диффузии приводит к сбразоваиикз тонкого диффузионного слоя, к(порый отличается от энитаксиального неоднородны м (по глубине) распределением примеси (см. рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
