Полирующее травление. Задачи травления. Принцип кислотного травления. Основные компоненты кислотного травителя
Полирующее травление
Задача – снять механически нарушенный слой, оголить монокристаллическую структуру
Принцип кислотного травления – кремний не растворяется, но окись кремния растворяется
Состав травителя – окислитель, комплексообразователь (растворитель окисла), вода, ингибитор, катализатор
Кислотный травитель
- окислитель – HNO3
- комплексообразователь – HF
- среда – Н2О
- ингибитор – CH3COOH
Схема реакций:
Si + 4HNO3 → SiО2 + 4NO2ГАЗ↑ + 2H2О
SiО2 + 4HF → SiF4 + 2Н2О
SiF4 – растворимое соединение
Щелочное травление кремния. Состав щелочного травителя
Травление кремния. Химическая инертность кремния объясняется наличием на исходной пластине оксидной пленки, которая растворима только в водных растворах щелочей и плавиковой кислотьи Поэтому для химической обработки кремния используют два вида травителей: кислотный и щелочный. В качестве кислотных травителей применяют различные смеси азотной и плавиковой кислот. Максимальная скорость травления кремния достигается при соотношении HN03: HF= 1: 4,5 в молярных долях. Растворение кремния в этом составе травителя происходит по следующей реакции: 3Si-r-+ 4HN03+18HF = 3H2SiF6 + 4NO + 8H20.
За счет разницы в концентрации травителя у выступов и впадин, которые имеют место на поверхности кремния, происходит более быстрое растворение выступов. Это приводит к сглаживанию поверхности полупроводниковой подложки.
В качестве щелочных травителей используют водные (10—20%) растворы КОН и NaOH. Травление кремния в щелочных составах проводят при температуре 90—100°С. Обработка в щелочных тра-вителях не дает желаемой зеркальной поверхности кремния, поэтому данный вид травителя в качестве полирующего не нашел широкого практического применения в промышленности. Однако щелочный травитель часто используют для так называемого анизотропного травления, т. е. в тех случаях, когда требуется вытравить на поверхности подложки лунку определенной формы. Особый интерес представляют лунки V-образной формы, широко используемые для. изоляции отдельных областей ИМС.
- окислитель – Н2О
- комплексообразователь – КОН, NaOH
Схема реакций
Si + 2H2О → SiО2 + 2Н2ГАЗ↑
SiО2 + хH2О → SiО2 · хН2О
SiО2 · хН2О + 2КОН → К2SiО2 + хH2О
недостаток травителя – загрязнение ионами Na+
2.7 Отмывка пластин после травления. Сушка пластин
Остановка реакции и отмывка от следов химических реактивов
- остановка – водой
- отмывка – водой до восстановления входного удельного сопротивления воды 18 МОм
Сушка пластин после отмывки
- центрифуга
- сушильный шкаф с продувкой
- ИК – сушка
- микроволновая сушка
Контроль качества химподготовки. Основные виды контроля
- микроскоп – под “косым” углом освещения
- микроскоп – в тёмном поле
- смачиваемость – окунанием в воду, распылением воды, запотеванием – угол смачивания
- трибометрия – обезжиренная поверхность обеспечивает высокое трение, жирная (грязная) поверхность скользит
Газофазная эпитаксия кремния
Основные реакции получения эпитаксиальных пленок кремния
Основные термины:
Эпитаксия – ориентированное наращивание
Гомоэпитаксия – материал слоя и подложки идентичен (кремний на кремнии)
Гетероэпитаксия – материал слоя и подложки различаются (AlXGa1-X на подложке GaAs)