Va yarimotkazgichli asboblar texnologiyasi
Download 94.09 Kb. Pdf ko'rish
|
|
1 : 8:1 m unosabatda olingan aralashm adan foydalaniladi. Taglikda yaxshi yedirilgan uyani olish yedirgich aralashma tarkibida sulfat kislotaning ham b o iish i bilan amalga oshiriladi. U m um an olganda, yuqoridagi GaAs ga qoilanilgan yedirgichlami Am Bw va AllBvl yarim o‘tkazgich birikm alarni yedirishda ham q o ila sh mumkin. 10.6. Yarimo4kazgich plastinka va kristallarni yedirish usullari Y arim oikazgich plastinka va kristallarni yedirish jarayoni maxsus idishlarda o ikazilib, idish materiali bir qancha talablarga javob berishi kerak. Asosiylardan biri, idish materiali hatto eritm a-yedirgichning qaynash tem peraturasida ham o ‘zaro ta ’sirlashishi kerak emas. Agar yedirish tem peraturasi 150-200°C dan kichik b o is a , uni ftoroplast m aterialdan tayyorlangan idishlarda amalga oshiriladi. Bu material keng tem peraturalar oraligida mineral kislota va ishqoriy eritmalarga nisbatan yetarlicha kimyoviy chidamli. Faqat ishqor m etalllar eritmasida va yuqori m iqdorda mavjud b o ig a n elem entar ftor va xlor muhitida qizish tufayli ftoroplastning jadal ajralishi kuzatiladi. 184 Agar yedirish jarayoni 200°C tem - peraturadan yuqorida o 4tkir m uhitda olib borilsa, unda platina pirolitik bor nitridi, leykosapfir, yuqori zichlikli pirolitik grafit va boshqalardan tayyorlangan idishlardan foydalaniladi. Yedirishning birinchi usuli, ya’ni kimyoviy jarayoni taglikni q o ‘zg‘almas holda olib borish, uni yassi parallelligi keskin buzilishiga va chekka qirg'oqlarida uyumlar hosil bo'lishiga olib keladi. Shuning uchun hozirgi paytda yuqoridagi kamchiliklami yo‘qotish m aqsadida yarimo'tkazgichli tagliklami kimyoviy-dinamik ishlov berish qoidasiga asosan, t o ^ r i d a n - t o ^ r i taglik sirtida yedirgichning jadal aralashishi va taglikning o ‘zgarmas tezlikda aylanib turishidan foydalaniladi. M a’lumki, yarim o'tkazgich m aterialni yedirish tezligi birinchi o ‘rinda, taglik sirtidan reaksiya m ahsulotlarining ketishi va taglik- yedirgich chegarasida yangi yedirgich eritm aning kelish tezligiga bogiiq. Yedirgichning uzluksiz aralashtirilishi yedirish kamerasi hajmi b o ‘yicha yedirgich tarkibi tezda tenglashib turishi im konini beradi va natijada yarim o‘tkazgich taglikka kimyoviy ishlov berish jarayoni tekis o ‘tishiga olib keladi. Kimyoviy-dinamik ishlov berish jarayoni taglik sirtining yuqori darajada yassi parallelligini ta ’minlaydi, kam vaqt sarflanadi va kam reaktivlar ketadi va bu jarayonni avtom atlashtirish m um kin b o ‘ladi. Hozirgi paytda yarim o'tkazgichlar texnologiyasida kimyoviy- dinam ik ishlov berish qurilmasi qoilanilm oqdaki, uning yordam ida 14-sinfga to ‘g‘ri keluvchi tozalikdagi silliq sirtga ega b o ‘lgan yarim o‘tkazgichli taglik olinmoqda. Kimyoviy-dinamik yedirish qurilmasining sxemasi IIL ll-ra s m d a ko‘rsatilgan. Bu yerda yedirgich aralashishi 45° burchak ostida ftoroplast idish ( 2 ) ichiga joylashtirilgan disk ( J) ga plastinkalar m ahkam langan va idish dvigatel yordamida aylanma harakatga keltiriladi. Harakatlantirgich aylanish takroriyligi va yedirgich (J) yopishqoqligini o'zgartirish bilan plastinka sirtini tekislash, ya’ni jilvirlashni yuqori tezlikda bajarish mumkin. III. 11-rasm. Plastinkalarni kimyoviy-dinamik yedirish uchun qurilma sxemasi: /-harakatlantirgich; 2-ftoro- plast idish; 3-yedirgich; 4-plastinka; 5-disk. 185 Y a rim o ik a z g ic h lar texnologiyasida kim yoviy ishlov berish bilan birga elektrokim yoviy ishlov berish ham keng q o ila n ila d i. Bu ishlov p-n o ‘tish chegarasini ochish, kirishm a taqsim oti shaklini, elektrokim yoviy jilvirlashni, elektrolitik kesishni, lokal shakllashni, alohida sohalarda kristallning оЧа yupqa q atlam larini olish, galvanik q o p lam alar o ‘tqazish va boshqa m aqsadlar u c h u n ishlatiladi. Y a rim o ik a z g ic h tagliklarga elektrokim yoviy ishlov berish ikkita jaray o n elektrolitik an o d eritish va y arim o ‘tkazgichli m ateriallarni m exanik silliqlashdan iborat. E lektrolitik an o d eritish jarayoni ishlov beruvchi y a rim o ik a z g ic h m aterialga m usbat potensial berish bilan am alga oshiriladi. E lektrolitga c h o ‘ktirilgan taglik va m etall elektrod orqali to k o ‘tkazilsa, un d a elektroliz jaray o n i boshlanadi. B unda elektrolitlar kim yoviy parchalanishi yuz beradi. B archa jaray o n o ksidlash-tiklanish reaksiyalaridan iborat b o iib , a n o d oksidlovchi b o iib , u elektronlarni qabul qiladi. K atod esa tiklovchi, chunki u elektronlarni beradi. S hunday qilib, y a rim o ik a z g ic h li m ateriallarni elektrolitik yedirish ikkita elektrolitik jarayonlardan: anodli eritish va katodli tiklanishdan iborat. A nionlar va kationlar elektrodlarda o bz zaryadlarini y o 'q o tib , elek tro d lar e ritm alar bilan qaytadan yana ikkilam chi o ‘zaro t a ’sirlashishga kirishadi. K rem niyni elektrolitik an o d eritish, asosan ftorid (H F ) kislota eritm alarda o ik a z ila d i. A m alda tarkibida v odorod ftoridi , ftorid am m o n iy va glitserin b o ig a n elektrolit keng q o ila n ilm o q d a . K rem niyni an o d erish jaray o n i kichik to k zichliklarida o ik a z ila d i. A nod tok zichliklari (20-50 m A /sm 2) kichik b o ig a n hollarda k rem niyning erishi jaray o n id a ftorli ikki valentli krem niy birikm asining qalin a m o rf pardasi hosil b o iis h i kuzatiladi. Bu parda tarkibiga ftor- krem niyli kom pleks S iF kirib , vodorod ajralib chiqishi bilan suvda eriydi. K atta tok zichliklarida (50-70 10.7. Sirtga elektrokimyoviy ishlov berish ill.l2-rasm V ir tu a l k a t o d d a n f o y d a - la n g a n h o l d a s ir td a e l e k t r o k i m y o v i y sh a k l la n t ir i s h q u r i l m a s x e m a s i. 186 mA/sm2) anod oksidlanish jarayoni tezlashadi va elektrolit orqali oqayotgan tok kamayadi. Biroq, oksidlanish jarayoni tezlanishi elektrolit hajm idan ftorid kislota molekulalarining diffuziyasi bilan chegaralangan. Bu o 'z navbatida ftorli birikmalar hosil bo'lishini qiyinlashtiradi va to 'rt valentli shaklda kremniy anod erishi yangi elektrolitik jarayonni boshlab beradi. Bu jarayonning mahsuloti kremniy-ftorli kislota bo'ladi. Yanada yuqori tok zichliklarida (80-150 mA/sm2) kremniy ikki oksidi passivlovchi pardasi, ya’ni anod oksidlanishi boshlanadi, kremniy anod erish jarayoni to'xtaydi. Kremniyning elektrolitik anod erish jarayoni bir qancha afzalliklarga (plastinka chetlarida do'ngliklar bo'lm asligi, plastinkalar yuqori yassi parallelligi va ishlovning yuqori sinfdagi tozaligi) ega, bu jarayondan taglikni tayyorlashda foydalanish im konini beradi. Elektrolitik usullardan yana biri yarim o'tkazgich sirtining cheklangan joyiga elektrolitik ta ’sir qildirish bo'lib, u turli xildir. U lardan biri virtual katod usuli bo'lib, sirtda turli shakl hosil qilishda qo'llaniladi. (III. 12- rasm). Elektrolit bilan toidirilgan vannaga yarim o'tkazgich plastinka joylashtirilgan. Katod yacheyka anoddan ajralgan holda elektrolitli nay bilan bog'langan. Shunday qilib, anod va katod yacheykalar elektrolit orqali galvanik bog'langan. Agar elektrolit solishtirma qarshiligi yarim o'tkazgich solishtirma qarshiligidan yetarli darajada katta bo'lsa, unda erish faqat virtual katod yaqinidagina ro'y beradi. K atod nayli chiqish tirqishlarini o'zgartirib va m a’lum programma asosida ko'chirish bilan yarim o'tkazgich sirtida juda katta aniqlikda har qanday shaklni 400 m km chuqurlikda hosil qilish mumkin. Y arimo'tkazgich tagliklarni anod-mexanik yedirish jarayoni birdaniga ikkita usulni: elektrolitda yarim o'tkazgich m aterialning anod erishi va jilolanishga mexanik ta ’sirdan foydalanishga asoslangan. llllS-rasm. Yarimo'tkazgich sirtini jilvirlashning anod-mexanik sxemasi. /-maxsus yoritgich sistemasi; 2 -metall katod disk; 5-tomchilagich; ^/-yarimo'tkazgich plastin ka; 5-metall anod disk; 0 anod; 0 katod. 187 Amalda yarim o‘tkazgich plastinkalar sirtini anod-m exanik jilolash katta qiziqish o ‘yg‘otadi (111. 13-rasm). Y arim oikazgich plastinka 4 metall anod disk 5 ga yopishtiriladi va plastinka sirtida ariqchalar ko'rinishida kesilgan metall katod disk 2 bilan tutashtiriladi. Katod disk maxsus su’niy tolali qog'oz bilan o ‘ralgan bo‘lib, tom chilagich 3 yordamida, u elektrolit bilan ho'llab turiladi. Katod disk 20-30° og‘gan va u 100-200 m in -1 chastotada aylanadi. Elektrik o ‘tkazuvchanligi л-turdagi yarim o‘tkazgichga ishlov berganda plastinkada kovaklarni generatsiyalash uchun maxsus yoritgich sistemasi 7 orqali plastinka yoritiladi. Y arim octkazgichga nisbatan nurlanish yarim o'tkazgichni chegara yutishga to ‘g‘ri keluvchi to 'lqin uzunlikga nisbatan kichik bo'lishi kerak. Y arim o‘tkazgichni eritish ishlovida sirtga mexanik ta ’sir bilan plastinka sirtidan oksidning uzoqlashishi tezlashadi va plastinkaning butun yuzi b o ‘yicha yuqori sinfdagi sirtga ega b o ‘lish mumkin. 10.8. Bug‘- gazli yedirish Yarimo'tkazgichli asboblar va IMS ishlab chiqarish uchun planar- epitaksial jarayonlar texnologiyasi rivojlanishi bilan kremniy, galliy arsenidi va fosfidi va boshqa yarim o'tkazgichlarning bugc- gaz aralashm alarida yuqori tem peraturali yedirish usuli keng qo‘llanilmoqda. Gazli yedirish yuqori darajada sirt tozaligini tam inlashdan tashqari, bitta reaktordan plastinkalarni chiqarm asdan epitaksial va oksidlash jarayoniarini qo'shgan holda bajarishi mumkin. Bu usulning sirtning yuqori tozaligini ta ’minlashiga asosiy sabab tashuvchi gaz oqimi yarim o'tkazgich sirtidagi barcha ifloslik va yarim o'tkazgichning o'zidagi yengil uchuvchi birikmalarni qo'shib olib chiqib ketadi. Reagentlar sifatida galogenlar F2, C l2, Br2, vodorod galogenlar H F, HC1, HBr, HJ, vodorodli oltingugurt H 2 S, oltingugurt geksaftorid, turli freonlar (C C lnFi_n) va boshqa aktiv m uhitlar qocllaniladi. Bu reagentlar vodorodga, argonga yoki geliyga 1-5% miqdorda qo'shiladi va zaglamas po'lat balonlarda 100-150 atm bosim da saqlanadi. Ushbu ishlov berishning bir qancha usullarini ko'ram iz. HCI+H 2 aralashmada ishlov berish. Jarayon 1200 °C tem peraturada germetik kam erada o'tkaziladi. Kremniy plastinkalar reaktorning ishchi kamerasiga joylashtiriladi va tozalangan vodorod oqimida qizdiriladi. Undan so'ng hajmi bo'yicha 0,5-2% suvsiz vodorod xlorid vodorod oqimiga qo'shib haydaydi. Bunda quyidagi reaksiya yuz beradi. Si (qattiq)+H Cl (gaz) SiCl 2 (bug')+H 2 (gaz) (III.5) Bu reaksiyadan ko'rinib turibdiki, oson uchuvchi birikm a SiCl 2 yoki SiCl4. Xuddi shunga o'xshash natijani boshqa aralashm alar (НВГ+Н 2 ) va (H J+H 2 ) dan foydalangan holda ham olish m umkin. Agarda ishlovni yuqoridagi aralashm alar uchun ham (H C I+H 2 ) aralashma uchun qoilan gan tem peraturalar va konsentratsiyalarda o'tkazilsa bir xil natija olinadi. (CI 2 +H 2 ), (ВГ 2 + Н 2 ) va ( J 2 +H 2 ) aralashmalarda ishlov berish. Suv bug'ida kremniyga ishlov berish yuqori 1250-1270°C tem peraturada olib boriladi. Ishchi kameraga 0,02-0,1% suv bug'i qo'shilgan vodorod oqimi beriladi. Buning natijasida suv bug'ining kremniy bilan o'zaro ta ’sir reaksiyasi quyidagi ko'rinishga ega bo'ladi: Si (qattiq) + H 20 (bug') <-> SiO (bug') + H 2 (gaz). (III. 6 ) (H 2 S+H 2 ) aralashmada ishlov berish. Oltingugurtli vodorodning kremniy bilan o'zaro ta ’siri yuqori ishchi tem peraturalarda (1200°C tartibda) yuz beradi. Reaksiya ko'rinishi quydagicha: Si (qattiq) + H 2 S (gaz) <-> SiS (bug') + # 2 (gaz) (III.7) Kremniyga ishlov berish uchun 0,5%li vodorod sulfidning oqimidan foydalaniladi. Bu ishlov (H C I+H 2 ) va (H 2 O +H 2 ) da ishlov berishdan ancha yaxshi. Vodorod sulfidning asosiy kamchiligi zaharliligidir. Bug'-gaz aralashma (H 2 S+H 2 ) da ishlov berilgan kremniy taglikda o'stirilgan epitaksial qatlamlarda joylashish nuqsonlar miqdori va qo'shim cha ulanishlar kam b o iad i. (SF 2 +H 2 ) aralashmada ishlov berish. Oltingugurt geksaftoridi vodorod sulfidga nisbatan zaharli emas. Oltingugurt geksaftorididan foydalanib kremniyga bug'-gaz ishlovi uchun ishchi tem peraturani 1000°C gacha tushirish mumkin. Kremniyning oltingugurt geksaftorid bilan o'zaro ta ’sir reaksiyasi quyidagicha: 189 5Si ( q a t tiq ) + 2 S F 2 ( b u g 4)<->2SiS ( b u g 4)+ 3 S 6 F 4 ( b u g 4). ( I I I . 8) SF 6 +H aralashmada ishlov berish jarayonida kremniyni mahalliy (lokal) yedirish uchun foydalaniladi. U yassi chuqur va yon qirralariga tik chuqurlarni olish imkonini beradi. U m um an olganda, bug4-gaz ishlovda yedirilgan kremniy qatlam i 10 - 15 mkm dan oshmaydi. Bug4-gaz ishlovi berishda ishchi tem peraturani kamaytirish uchun xlor va geliy gaz aralashmasi, harnda ancha m urakkab tarkibli gaz aralashmalar, m asalan vodorod, geliy, vodorod yodid (H J) va vodorod ftorid (H F ) dan quyidagi 80:20:0,5:0,01 nisbatda foydalanish mumkin. 10.9. Tagliklarga ion-plazma ishlov berish Yarim o4tkazgichlar mikroelektronikasida maxsus jarayonlardan biri tagliklarga ionli-plazm a ishlov berishdir, bu jarayonda suyuq yedirgichlardan foydalanilmaydi. Jarayon mohiyati tarkibida aktiv gazlari b o 4lgan tezlashtirilgan inert gaz ionlari oqim ining ishlov berilayotgan taglik sirti bilan o 4zaro ta ’siriga asoslangan. Bu jarayonni amalga oshirish uchun inert gaz bosimi vujudga keltirilgan ishchi kameraga taglik yarim o4tkazgich joylashtiriladi. U ndan tashqari, kameraga joylashtirilgan elektrodlar (ular taglikga yaqin) yordamida turg'un biqsima razryadga erishiladi. Biqsima razryad fazosi kvazineytral elektron-ion plazma bilan to 4 ladi. Plazmaga nisbatan yarim o4tkazgichli taglikka yetarli katta manfiy kuchlanish (1-3 kV) beriladi (II1.14-rasm). / 2 J U H1.14-rasm. Vakuum kamerada ion- plazma yedirish jarayoni sxemasi: 1- izolator, 2-ekran, 3-katod, ^-plastinkalar, J-vakuum kamera, 6-bombardimonlovchi argon ioni, 7-plastinkadan sochilgan zarra 5-biqsima razr> ad plazmasi, P-anod 190 Natijada plazmaning zaryadlangan ionlari taglik sirtini bom bardim onlaydi va sirtidan qatlam -qatlam bilan atom larni uzib chiqaradi, ya’ni unga ishlov beradi (yediradi). Yedirish jadalligi sochilish koeffitsienti bilan xarakterlanib, u son jihatidan bitta bom bardim on qilgan ion bilan sochilgan modda atom larining miqdoriga teng. Sochilish koeffitsienti S ishlov berilayotgan m odda massasi m\ ga, ionning massasi energiyasi E va tushish burchagi 9 ga bogiiq. Albatta, u ishlov berilayotgan taglikning sirt holatiga ham bogiiq: S = к m j m 2 E / Я (m j m 2 ). (H I.9) Bu yerda k- sirt holatini xarakterlovchi koeffitsient, X - 0 burchakka b o g iiq b o ig a n ionning o ‘rtacha erkin yugurish uzunligi. Ionlarning tushish burchagi oshishi bilan sochilish koeffitsienti ortadi. Bunga sabab ionlarni sirtda ko‘chish y o ii oshishi natijasida nishonda atom lar bilan uchrashish ehtimolligi ortadi. Burchak oshishi bilan sochilish eng katta qiymatga yetadi va so‘ng kamayish boshlanadi. U sirtda ionlarning qaytishi bilan izohlanadi. Yuqorida biz ko‘rgan qurilma sxemasi diodli kam erada yedirilish deyiladi. Hozirgi paytda diodli kam eradan tashqari triodli kamera ham mavjud. 10.10. Tagliklarga plazma-kimyoviy ishlov berish Plazma-kimyoviy ishlov berish qattiq fazada turuvchi taglikni sirt qatlamini olib tashlash jarayonlarida taglikning aktiv gazlar yoki gaz aralashm alar bilan o ‘zaro ta ’siridan foydalaniladi. Bu holda taglik materialni reaktiv yedirish jarayoni o ia d i. Plazma-kimyoviy ishlov berish jaryoni ion-plazm a jarayonidan shu bilan farq qiladiki, taglik sirtidan moddani uzoqlashishi faqatgina plazm aning musbat zaryadlangan ionlarini bom bardim on qilishi bilangina emas, tagliklar bilan plazma aktiv reagentlarining kimyoviy o'zaro ta ’siri natijasida ham yuz beradi. Shunday qilib, taglikka plazma-kimyoviy ishlov berishda plazmaning yuqori kimyoviy reaksiya imkoniyati katta ahamiyatga ega. Taglikka plazma-kimyoviy ishlov berish usuli bir qancha afzalliklarga ega. Birinchidan, u oson boshqariladi va uni o iq azish jarayonlari rejimini boshqarish imkoniyati bor. Ikkinchidan, u uncha katta b o im a - 191 gan inersion xususiyatga ega. U chinichidan, jarayonda suyuq yedirgichlar talab qilinmaydi. T o'rtinchidan, plazma-kimyoviy usul yuqori ajrata olish qobiliyatiga ega va taglik sirtiga yuqori aniqlikda ishlov beradi. Plazma-kimyoviy ishlovda bitta kam erada turli texnologik amallarni bajarish mumkin: sirtni tozalash, yedirish va yangi qatlam lar o'tqazish. Bu taglikning ifloslanishini keskin kamaytiradi ham da ancha qiyin bo'lgan am allar (taglikni yuvish va quritish)dan xolis qiladi. Kremniy tagliklarga ishlov berish uchun tarkibida reaktiv plazm a hosil qiluvchi sifatida ftorli va xlorli gazlar aralashmasi kislorod bilan birgalikda foydalaniladi. Kremniyni izotrop yedirish C F 4 +O 2 +N 2 gaz aralashmasida o 'tk a- ziladi. Past tem peraturali plazmada ftor ionini ajralishi bilan C F 4 ajralishi yuz beradi. Ishchi kamerani to'ldiruvchi kislorod molekulalari ionlashadi va oson kremniy sirtini oksidlanishigacha o'zaro ta ’sirlashadi. Ftor ionlari oksid qatlam bilan o'zaro ta ’sirlashib taglik sirtida oson uchuvchi SiF 4 birikmani hosil qiladi va sirtdan uchib ketadi. Krem niyda plazma-kimyoviy yedirish shunday ro'y beradi. Past tem peraturali plazma sharoitlarida azotning bo'lishi kislorodni ionlanishga olib keladi. Kremniyni anizotrop yedirish turli gaz aralashm alarda olib borilishi kerakli anizotropiya koeffitsientini tanlab olish imkonini beradi. Agarda anizotropiya koeffitsienti К sifatida kremniyni (100) tekisligidagi yedirish tezligini ( 111 ) yo'nalishi bo'yicha kremniyda yedirish tezligiga nisbati deb bilsak, unda reaktiv tarkibdagi gaz aralashmasidan foydalanish, CCI 4 +O 2 reaktiv tarkib K=30 ni, C 2 F 6 +O 2 tarkib K= 1,1, C 2 CI 2 F 4 +O 2 tarkib A^0,8 ni beradi. Aluminiyli taglikka plazma-kimyoviy ishlov berish uchun С С 14 +АГ, C Cl 4 +He, CBr 4 +Ar, HCl+Ar, HBr+Ar, C l 2 +Ar va boshqa aralashm alar- dan foydalaniladi. Xlor va bromli reaktiv aralashm alar konsentratsiyasi 15-20% qilib tanlab olinadi. Xrom qoplamali tagliklarni С 2 НС1з+02, CI 4 +O 2 , CI+O 2 , BCI 3 +O 2 , PCI 5 +O 2 , С Ь + 0 2+ Ar, ССЛ Download 94.09 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|