18. Основные технические операции при производстве п/пр имс: получение областей. Другого типа проводимостей: эпитаксия. Резка пластины на кристаллы и монтаж в корпус, герметизация.

При производстве полупроводниковых ИМС используются следующие основные операции:

1. Получение слитка монокристалла кремния;

2. Резка кристалла на пластины;

3. Создание базовых областей;

4. Металлизация;

5. Контроль;

6. Резка на кристаллы;

7. Монтаж в корпус и герметизация;

Для производства полупроводниковых микросхем используются элементарные полупроводники и различные их соединения. В качестве материалов для акцепторной примеси используются элементы 3-ей группы - алюминий, галлий, бор, индий, а для донорной примеси используются элементы 5-ой группы - сурьма, фосфор, мышьяк, висмут. Поликристаллический кремний непригоден для производства интегральных микросхем, поэтому необходимо получить монокристалл кремния, причем с минимальным количеством дислокаций и примесей.

Получение слитка монокристалла кремния

Основные технические операции при производстве п/пр ИМС: получение областей. другого типа проводимостей: эпитаксия. Резка пластины на кристаллы и монтаж в корпус, герметизация.

Существует еще один метод получения областей другого типа проводимости. Этот метод носит название - эпитаксиальное наращивание. Этот метод заключается в получении на поверхности подложки слоя с проводимостью, противоположной проводимости подложки. Метод эпитаксиального наращивания позволяет уменьшить количество операций высокотемпературной диффузии при получении многослойных структур.

Эпитаксия - ориентированный рост слоёв, кристаллическая структура которых повторяет структуру подложки. Если подложка и слой состоят из одного вещества, то процесс называют автоэпитаксиальным, если из разных - гетероэпитаксиальным. Хэмоэпитаксия - процесс образования новой фазы при химическом взаимодействии вещества подложки с веществом растущего слоя.

Стремление произвольной системы к минимуму свободной энергии приводит к тому, что в процессе эпитаксии слои ориентируются в некотором соответствии с по отношению к соприкасающейся атомной плоскостью подложки.

Подложка оказывает существенное влияние на процесс кристаллизации наращиваемого материала.

Существуют следующие методы проведения эпитаксии: конденсация из паровой фазы, кристаллизация из газовой фазы, жидкофазная эпитаксия и твёрдофазная эпитаксия. Общим для данных методов является то, что кремний при испарении и переносе от источника к подложке, а затем кристаллизации не претерпевает каких-либо необратимых химических изменений.

Заключительные технологические операции

-металлизация

-контроль качества

-скрайбирование

-резка на кристаллы

-монтаж в корпус

-герметизация

1.1.5. Резка кристалла на пластины

После получения монокристалла кремния и перед резкой его на пластины необходимо выполнить ряд операций. Первая из них - это калибровка монокристалла. Эта операция служит для придания кристаллу строго цилиндрической формы заданного диаметра. Следующая операция - это кристаллографическая ориентация монокристаллических слитков. В процессе роста монокристаллов наблюдается несоответствие оси слитка кристаллографической оси.

Для получения пластин ориентированных в заданной плоскости, до резки производят ориентацию слитков. Ориентация полупроводников предусматривает определение кристаллографической плоскости, в которой материал имеет заданные электрические свойства. Для ориентации полупроводников пользуются рентгеновскими методами. Рентгеновский метод основан на отражении рентгеновских лучей от поверхности полупроводникового материала. Интенсивность отражения зависит от плотности упаковки атомами данной плоскости. Таким образом определяют ориентацию слитка относительно кристаллографических осей. Затем на монокристалле делают базовый и дополнительный срезы для определения кристаллографических осей. Базовый срез необходим для ориентации подложек на операциях литографии. Дополнительные срезы делают для идентификации пластин полупроводников различных марок и имеющих различную кристаллографическую ориентацию. При ориентировании торцевых срезов определяется угол между торцевой плоскостью и заданной кристаллографической плоскостью. Эти данные указываются в сопроводительной документации и используются при установке слитка в станке для резки на пластины (см. Рис. 4)

Рис. 4 Кристаллографическая ориентация слитков монокристалла

После ориентации кристалла следует операция его резки на пластины. После резки пластины подвергаются шлифовке, полировке и химическому травлению. Последние три перечисленные операции необходимы для уменьшения неровности поверхности пластины и удаления приповерхностного нарушенного резкой слоя. После проведения этих операций полупроводниковая пластина должна отвечать требованиям приведенным в Табл. 1.