Оборудование, приборы, инструмент, оснастка, материалы

1. Шкаф вытяжной 2Ш-НЖ.

2. Установка очистки и сушки пластин с центрифугой.

3. Микроскоп МБИ-6, Микроскоп Метам-Р.

4. Секундомер электронный.

5. Индикатор – измеритель толщины.

6. Приспособление для вращения.

7. Пинцет металлический.

8. Пинцет фторопластовый.

9. Кисть беличья.

10. Перчатки резиновые.

11. Стакан фторопластовый.

12. Пластины кремниевые.

13. Шлифованные и полированные пластинки кремния с площадью поверхности ~1 кв. см.

14. Фильтры бумажные.

15. Вода дистиллированная.

16. Вода водопроводная.

Состав применяемых травителей

Травитель	Количество объемных частей кислоты
	Азотная	Фтористоводородная	Уксусная
CP-4A	5	3	3
1:9	1	9	–
1:4	1	4	–
1:1	1	1	–
4:1	4	1	–
15:2:5	15	2	5

Контрольные вопросы

1. В чем заключается цель работы?

2. Каковы роль и цели химической обработки полупроводниковых пластин в производстве полупроводниковых приборов и интегральных схем?

3. Назовите особенности диффузионного и кинетического режимов протекания гетерогенного процесса.

4. При каких условиях реализуются селективный и полирующий режимы травления?

5. Какие травители используются для травления кремния?

6. Каким образом свойства травителя зависят от относительного содержания компонентов?

7. Какие факторы влияют на скорость травления?

8. Объясните полученные в пп. 2 –5 результаты.

Литература

1. Барыбин А.А., Сидоров В.Г. Физико-технологические основы электроники. – СПб.: Лань, 2001.

2. Процессы микро- и нанотехнологии / Т.И. Данилина К.И. Смир-нова, В.А. Илюшин, А.А. Величко А.А. – Томск: ТУСУР, 2005.

3. Курносов А.И., Юдин В.В. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных схем. – М.: Высш. шк., 1986.

Лабораторная работа №2

Термическое окисление

кремниевых пластин

в сухом и влажном кислороде

Цель работы – ознакомиться с технологией и освоить процесс термического окисления кремния в атмосфере «сухого» и «влажного» кислорода.

1. Применение пленок диоксида кремния

в технологии интегральных схем

Диоксид кремния – одно из повсеместно встречающихся веществ. Кристаллический диоксид кремния, существующий в нескольких формах: кварц, кристобалит, тридимит – важная составляющая очень многих полезных ископаемых и драгоценных камней. Песок, состоящий главным образом из кварца, служит основой для производства стекла (обычно с добавлением оксида натрия для понижения температуры плавления). Развитие планарной технологии электроники и современной промышленности интегральных схем повлекло за собой открытие уникальных свойств диоксида кремния:

– материал устойчив в воде;

– при высоких температурах является превосходным электрическим изолятором;

– способен к формированию почти совершенной электрической границы раздела с подложкой.

В диоксиде кремния удачно сочетаются такие качества, как высокая химическая стойкость в окислительной среде и склонность к стеклообразованию, способствующая формированию беспористых пленок. Он легко растворяется в плавиковой кислоте . Это дает возможность изготовления измасок с использованием технологии фотолитографии. В то же время по отношению к смеситакие маски из диоксида кремния практически стабильны, что позволяет использовать их при селективном травлении кремния. Кроме того, маски из диоксида кремния применяются при проведении диффузионного или ионно-лучевого легирования, обеспечивая локальное по поверхности легирование только не защищенных маской участков подложки. Другой важной функцией, которую выполняют слоина поверхности кремниевой подложки, является защитар–n-переходов, активных и пассивных элементов интегральной схемы. Кроме перечисленных применений, слои служат изолирующим основанием для контактных площадок и проводящих коммутирующих металлических соединений.

Пленки на кремнии могут быть получены термическим или катодным распылением кремния в разреженной кислородной атмосфере, катодным распылением диоксида кремния, различными методами химического осаждения из газовой фазы (пиролизом силана или кремнийорганических соединений в окислительной атмосфере, гидролизом галогенидов кремния). К методам собственно окисления кремния относится электрохимическое (анодное) оксидирование, а также окисление в кислородной плазме тлеющего разряда при относительно низких температурах (порядка 300...400 °С). В этой лабораторной рабо- те пленкиполучаются методом термического окисления кремния. Такие пленки используются, например, в качестве подзатворного диэлектрика в технологии изготовления интегральных схем металл –окисел – полупроводник (МОП).

Структурное качество пленок термического определяется содержанием микродефектов трех видов: 1) пор, причинами которых могут быть загрязнения или дефекты на окисляемой поверхности кремния; 2) границ кристаллов, возникающих вследствие склонности стеклообразной пленки к рекристаллизации; 3) микротрещин, формирующиеся из-за несоответствия коэффициентов термического расширения подложки и пленки. Наличие дефектов осложняет использование оксидной пленки в качестве маскирующего, изолирующего или пассивирующего слоя (поскольку поры являются каналами для диффузии, снижают пороговое напряжение пробоя вследствие возможных замыканий, не обеспечивают герметичность структуры).

Некоторые важнейшие свойства :

– плотность 2,0...2,3 г/см³;

– ширина запрещенной зоны больше 8 эВ;

– электрическая проводимость изменяется в широких пределах: поле пробоя больше В/см в термическоми околоВ/см в, полученном химическим осаждением из газовой фазы;

теплопроводность Вт/(смK) (в объеме);

коэффициент диффузии см/с (в объеме);

коэффициент термического расширения 1/K;

коэффициент преломления (термический оксид);

относительная диэлектрическая проницаемость .