- •Оглавление
- •Классификация мэт
- •Проводниковые материалы
- •Физическая природа электропроводности металлов
- •Зависимость электропроводности металлов от температуры и примеры
- •Электрические свойства металлических сплавов
- •Сопротивление проводников на высоких частотах
- •Сопротивление тонких металлических плёнок. Размерный эффект
- •Контактные явления в металлах
- •Материалы высокой проводимости. Медь
- •Алюминий
- •Сверхпроводящие металлы и сплавы
- •Специальные сплавы
- •Сплавы для термопар
- •Сплавы для корпусов приборов
- •Тугоплавкие металлы
- •Благородные металлы
- •Неметаллические проводящие материалы
- •Полупроводники. Классификация полупроводниковых материалов
- •Собственные и примесные полупроводники
- •Температурная зависимость концентрации носителей заряда.
- •Подвижность носителей заряда в полупроводниках
- •Электрофизические явления в полупроводниках.
- •Кремний
- •Физико-химические и электрические свойства Si
- •Марки кремния.
- •Германий
- •Физико-химические и электрические свойства германия
- •Карбид кремния (SiC)
- •Полупроводниковые соединения аiii вv
- •Твердые растворы на основе аiii вv
- •Полупроводниковые соединения aiibvi и трз на их основе
- •Полупроводниковые соединения aivbvi и трз на их основе
- •Диэлектрики, классификация, основные свойства
- •Электропроводность диэлектриков
- •Потери в диэлектриках
- •Пробой диэлектриков
- •Полимеры в электронной технике
- •Композиционные пластмассы и пластики
- •Электроизоляционные компаунды
- •Неорганические стекла
- •Ситаллы
- •Керамики
- •Активные диэлектрики
- •Сегнетоэлектрики
- •Пьезоэлектрики
- •Пироэлектрики
- •Электреты
- •Жидкие кристаллы
- •Материалы для твердотельных лазеров
- •Магнитные материалы. Их классификация
- •Магнитомягкие материалы
- •Магнитотвердые материалы
- •Технология получения материалов электронной техники Методы получения тонких пленок
- •Вакуумные методы. Термическое вакуумное напыление.
- •Кинетика процесса конденсации. Роль подложки
- •Создание вакуума в вакуумных установках
- •Измерение вакуума
- •Вакуумные установки термического напыления
- •Катодное вакуумное распыление (диодное)
- •Ионно - плазменное распыление
- •Эпитаксиальные процессы в технологии материалов электронной техники
- •Механизм процесса эпитаксии
- •Автоэпитаксия кремния
- •Гетероэпитаксия кремния
- •Эпитаксия полупроводниковых соединений аiiibv и трз на их основе
- •Температурно - временной режим эпитаксии
- •Эпитаксия SiC
- •Оборудование для наращивания эпитаксиальных слоев
- •Элионные технологии
- •Ионно-лучевые установки
- •Механическая обработка полупроводниковых материалов
- •Шлифование и полирование пластин
- •Химическая обработка поверхности полупроводника
- •Методы отчистки поверхности
- •Фотолитография (операции, материалы)
- •Нанотехнология, определения и понятия
- •Инструменты для измерения наноструктур
- •Наноструктуры и наноустройства
- •Методы нанотехнологий
Ионно-лучевые установки
Используются для ионной имплантации.
Ионно-лучевые ускорители построены на базе масс-спектрометров. Состоят из: ионного источника (дуговой разряд в камере), вакуумной камеры, заполненной B2H6, PCl3, S, P, As, Sb, Zn, электромагнитного анализатора, приемника ионов, системы управления ионным пучком. Дозы облучения могут достигать 1011-1017 ион/см2.
Установка ИЛУ-3:
энергия однозарядовых ионов до 100 кЭВ;
ширина ионного пучка в средней плоскости – 120 мм;
площадь обработки 20 - 50 см2 (до 100 см2);
производительность 1м2 обработки за 100 мин;
температура тигля источника 900°С;
мощность 45 кВт;
площадь, занимаемая установкой 58 м2.
Серия установок В-1, В-2, В-2Б, В-3, В-4, В-5 используется для обработки пластин диаметром 40, 50, 60, 80 мм.
«В-2» имеет энергию ионов до 200 кЭВ.
Установка «Везувий» может получать пучки с энергией до 300 кЭВ.
Установка «Danphysic» может получать пучки до 500 кЭВ (напряжение до 800 - 100 кВ на одном каскаде ускорения).
Механическая обработка полупроводниковых материалов
Большинство полупроводниковых материалов получают в виде цилиндрических монокристаллических слитков неправильной формы (для Si диаметр до 150 мм, длина до 1000 мм).
Для изготовления дискретных полупроводниковых приборов и ИМС в качестве исходных заготовок используют дисковые срезы слитков (пластины) или вырезанные из них детали квадратной, округлой или другой формы, называемые «кристаллами».
Толщина пластин 0,2 - 0,7 мм, площадь от 0,1 до 25-35 см2 (для ПЗС). Далее пластины шлифуют и полируют различными методами обработки.
К качеству подготовленных к использованию пластин предъявляются очень жесткие требования:
толщина по площади не должно отличаться больше чем на ± 3 мкм;
точность ориентации кристаллографической плоскости пластины не хуже 10° для Si и 13° Ge;
наиболее часто режут по плоскости [111] в биполярной и плоскости [100] в МДП-технологии;
плоскопараллельность не больше ±1 мкм по всему диаметру;
отсутствие механических нарушений слоя;
глубина рельефа поверхности не должна быть больше ± 0,025 мкм.
Ориентацию кристаллов осуществляют двумя способами:
1. Рентгенографическим - основан на определении максимальной интенсивности рассеянного излучения от плоскости отражения. Время анализа 15 - 30 мин, точность ± (3-5) минут. Используются стандартные рентгеновские аппараты.
2. Оптическим - основан на изменении отражения излучения от фигур травления на поверхности полупроводника. Каждая кристаллографическая плоскость имеет свою форму ямок травления. «Δ» [100] « » [111]. При отклонении плоскости от кристаллографической оси симметрия ямок нарушается, их очертания искажаются.
Точность ± 3 минуты для Si и ±15 минуты для Gе.
Метод прост и быстр.
Для проведения анализа используется установка «ЖК 78:08» для максимального диаметра 60мм. Масса установки 35 кг.
Методы резания слитков на пластины могут быть следующие:
дисками с алмазосодержащей крошкой. Кромка диска насыщена алмазной крошкой диаметром 20 - 40 мкм (0,2-0,5 карата на один диск). Скорость вращения 8000-1200 об/мин. Скорость резания до 20 мм/с (скорость подачи 10 - 50 мм/мин). Ширина реза обычно в 2,5-3,0 раза больше толщины диска (отходы материала достигают 40-45%). Обеспечивается шереховатость по 7-8 классу. Недостаток: относительно большая толщина механически нарушенного слоя. Промышленные установки «Алмаз-4» для пластин диаметром 75 мм , «Алмаз-6М» для пластин диаметром 100 мм, масса установок 1 т.
стальными пластинами или проволокой из W, W+M0 диаметром 0, 1- 0,5 мм с абразивной суспензией υрез полотна = 10 - 15 мм/ч. υрез пров = 100 - 200 мм/ч.
Недостаток: малая ширина реза, особенно проволокой. Используется для малых диаметров 30 - 40 мм.
Разделение пластины на кристаллы проводят:
1. Скрайбированием. Нанесением на пластины царапин (рисок), которые являются линиями концентраций механических напряжений с последующей ломкой пластины на отдельные заготовки. Риски наносят с помощью алмазного резца.
Преимущества: простота, высокая производительность, малая ширина реза, исключаются потери материала. Качество скрайбирования зависит от толщины пластины, формы режущей кромки резца, нагрузки на него, угла наклона, положения риски по отношению к кристаллографическим направлениям. Отношение ширины кристалла к толщине должно быть не меньше 5 - 6. Лучшие результаты на тонких пластинах. Скорость на установках скрайбирования 2 - 3 м/мин.
Ломка пластины делается: валиком на мягкой подложке,
в результате консольного изгиба.
Усилия ломки прикладывается всегда со стороны противоположной стороне скрайбирования. Точность шага ± 10 мкм.
2. Ультразвуковой абразивной обработкой - УЗ - колебания от генератора передаются на концентраторы, куда крепят инструмент. В место контакта инструмента с пластиной подают абразивную суспензию. При колебании инструмента в жидкости возникают кавитационные явления. В момент схлопывания пузырьков газа частицы абразива получают большую кинетическую энергию и, ударяясь о полупроводник, разрушают его. На качество реза влияет профиль инструмента, размер частиц абразива и их концентрация, мощность генератора и т.д. Время реза кристалла Si 5х5 мм толщиной 1мм - 1,5-2,0 мин., риски глубиной 0,2 м – 15-20 секунд.
3. Электроэрозионной обработкой (электроискровой). В искровом разряде (пластина – анод, инструмент - катод) разрушение анода происходит за счет его разогрева до температуры кипения.
Точность реза выше, чем у УЗ метода.
4. Лучевой обработкой (может быть электронно-лучевая и лазерная). При электронно-лучевой обрезке υреза=1-1,5 м/с при точности реза ±1 мкм за счет фокусировки электронного луча до пятна 10-7 см2 (Е = 109 Вт/см2), температура возрастает до 6000 - 7000К. Материал не загрязняется, т.к. процесс идет в высоком вакууме.
Лазерный луч имеет фокальное пятно диаметром 1 мкм (Е = 1013 Вт/см2), температура увеличивается до 10000К. Среда может быть любой, материал любой, исключены механические напряжения и повреждения. Кратковременность воздействия лазерного луча (10-8 с) исключает изменение структуры и состава полупроводника вблизи зоны резания.