Билет №l6

1. Рост кристаллов (осаждение) в диффузионном режиме. Диффузионный слой.

Если вдоль твердой поверхности (ось х) движется среда
(например парогазовая смесь над поверхностью подложки) и на
ней протекает химическая реакция, то концентрация компонен¬
тов у поверхности Сг/=о=С(0) может значительно отличаться от
концентрации в объеме среды С». Последняя концентрация
при большом значении критерия Ред остается постоянной по ме¬
ре удаления от внешней границы пограничного слоя в глубь
потока. Таким образом, у твердой поверхности образуется
диффузионный пограничный слой б, в котором происходит су¬
щественное, близкое к линейному изменение концентрации от
С(0) у поверхности до С<*, на внешней границе диффузионного
слоя. В условиях конвективной термокинетики образуется ана¬
логичный тепловой пограничный слой, температура в котором
изменяется от Т(0) до ТВсе сказанное выше относится к
внешней диффузионной или тепловой задаче.

2. Получение пленок нитрида кремния.

Химическое осаждение нитрида кремния осуществляют за счет реакции между силаном и аммиаком при атмосферном давлении и температуре 700–900 C или за счет реакции дихлорсилана с аммиаком при пониженном давлении и температуре 700–800 C. Происходящие при этом реакции можно записать в виде:

3SiH₄ + 4NH₃ Si₃N₄ + 12H₂, (4.5)

3SiCl₂H₂ + 4 NH₃ Si₃N₄ + 6 HCl + 6H₂.

Нитрид кремния является керамикой, которая имеет высокуюпрочностьв широком диапазоне температур, умереннуютеплопроводность, низкийкоэффициент теплового расширения, умеренно-высокий коэффициентупругостии необычайно высокую, для керамики, вязкость разрушения. Такое сочетание свойств приводит к отличной тепловойударостойкости, способности выдерживать высокие нагрузки при высоких температурах, сохраняя превосходнуюизносостойкость. Обладая низким удельным весом кристаллический нитрид кремния используется при протезировании человеческих костей^[1]. По сравнению сдиоксидом кремния, нитрид ваморфном состоянииимеет более высокую концентрациюэлектронныхидырочныхловушек (около 10¹⁹см⁻³), причём эти ловушки являются относительно глубокими (около 1,5эВ). Это позволяет использовать нитрид кремния в качестве эффективного запоминающего устройства: инжектированные в него электроны и дырки локализуются (захватываются) ловушками и могут находиться в них в течение порядка 10 лет при температуре 85 °C^[1]. Также по сравнению с оксидом нитрид кремния обладает высокойдиэлектрической проницаемостью(около 7, в то время как у SiO²— 3,9), поэтому он используется в ряде устройств в качестве изолятора^[1].

Билет №17

1. Технология получения полупроводниковых пластин (подложек) для эпитаксии и ионной имплантации и финишная обработка поверхности.

В производстве полупроводниковых ИС важное место занимает очистка поверхности подложек как на начальных этапах формирования структуры, так и межоперационная обработка. Так как атомы полупроводника, расположенные на поверхности имеют много ненасыщенных (оборванных) связей, это объясняет высокие адсорбционные свойства и химическую активность поверхности.

Обезжиривание ─ растворение, разрушение и удаление с поверхности загрязнений химически не связанных с материалом подложки. Применяются горячие или кипящие бензин, бензол, толуол, спирты, ССL4 , дихлораты . Эти жидкости легко воспламеняются, ядовиты, поэтому для проведения процессов используются герметичные камеры с вытяжной вентиляцией.

Травление ─ растворение загрязнений, образующихся в результате химического взаимодействия материала подложки с окружающей средой. При этом происходит удаление загрязнений и поверхностного слоя подложки. Травители включают в себя окислитель и растворитель, в качестве которых применяются кислоты и щелочи (HF,HNO3, уксусная кислота, NaOH, KOH).

Отмывка ─ растворение в деионизованной воде остатков реагентов. Используется вода марки А с ρv=7-20 МОм·см и марки Б с ρv=1 МОм·см. Отмывку производят до выравнивания сопротивления воды на входе и выходе. Контроль чистоты поверхности можно осуществлять по значению краевого угла смачивания (рис.2.3). Угол должен составлять менее 750

Поверх?ость пластины полируют для окончательного снятия с нее дефектов и доведения ее до необходимой чистоты. Для этого применяют различные способы полирования: механический, химический, химико-механический, электрохимический и плазмо-химический. Для окончательной подготовки рабочей поверхности пластины служит химическая обработка, назначение которой заключается в удалении загрязнений, о статков оксидов и в обезжиривании. В технологическом процессе изготовления приборов химическую обработку подложек используют многократно. Подготовка подложек, как правило, не связана с выпуском конкретных приборов и практически не влияет на длительность периода запуска прибора в производство, однако во многом определяет возможности технологии.