ТРАВЛЕНИЕ КРИСТАЛЛОВ КРЕМНИЯ

Для селективного травления нужно использовать образцы с гладкой поверхностью, на которой после обработки были бы отчетливо видны ямки травления. Если образцы для исследования вырезаны из слитка, то их подвергают химической полировке до получения гладкой, блестящей поверхности. Для химической полировки кремния и германия используют составы травителей на основе азотной, фтористоводородной и уксусной кислот с соотношением объемных частей HNO₃:HF:CH₃COOH от 3:1:1 до 40:1:1. Полированные подложки не требуют химической полировки, их перед травлением необходимо только обезжиривать протиркой или кипячением в этиловом или изопропиловом спирте, ацетоне, толуоле.

Для изготовления кремниевых приборов чаще всего применяют подложки, параллельные плоскостям (111) и (100). Форма дислокационных ямок на плоскости (111) обычно треугольная. На плоскости (100) форма ямок сложнее и, кроме всего прочего, зависит от применяемого травителя. Используемый в промышленности для контроля плотности дислокаций на плоскости (100) травитель Секко (на основе бихромата калия K₂Cr₂O₇) выявляет дислокации в виде круглых или эллипсообразных ямок. Другие травители (на основе хромового ангидрида CrO₃) выявляют дислокации на поверхности (100) в виде шестигранных ямок с закругленными углами.

У нас для выявления дислокаций в кремнии применяют травитель Сиртла:

смесь 50 г хромового ангидрида (CrO₃), растворенного в 100 мл воды, с 48%-ной фтористоводородной кислотой (HF) в соотношении объемов 1:1.

В связи с тем, что дислокации существенно ухудшают электрические и оптические характеристики полупроводников, была проделана большая работа по снижению плотности ростовых дислокаций в слитках. Удалось получить так называемые бездислокационные кристаллы (точнее, кристаллы с бездислокационными областями). Идея выращивания бездислокационных кристаллов кремния и германия из расплава состоит в том, чтобы в ходе роста новые дислокации не появлялись, а старые, идущие из затравки, выходили на боковую поверхность. Для большинства используемых в настоящее время марок монокристаллического кремния плотность ростовых дислокаций составляет величину ≤ 10³ см^-2.

В полупроводниковой технологии бывает необходимо удалить слой определенного химического состава, не затрагивая лежащие ниже слои с другим химическим составом. Такие задачи возникают при обработке гетероструктур (подложек с несколькими эпитаксиальными слоями различного химического состава) а также при удалении слоев оксидов, нитридов и других диэлектриков. В таких случаях используют селективные травители, для которых скорости травления зависят от химического состава слоя. Для удаления слоя оксида кремния с кремниевой подложки применяют так называемые «буферные» травители на основе смеси водных растворов фтористого аммония и фтористоводородной кислоты в широком диапазоне соотношений. У нас для травления оксида кремния используют смесь 40%-ного раствора фтористого аммония (NH₄F) с 48%-ной фтористоводородной кислотой (HF) в соотношении объемов 6:1 (травитель № 3).

ВНИМАНИЕ! ТРАВИТЕЛИ И ИХ ПАРЫ ТОКСИЧНЫ!

ПРИГОТОВЛЕНИЕ ТРАВИТЕЛЯ, ТРАВЛЕНИЕ ОБРАЗЦОВ ПРОИЗВОДИТЬ ТОЛЬКО В РЕЗИНОВЫХ ПЕРЧАТКАХ В ВЫТЯЖНОМ ШКАФУ ПРИ ВКЛЮЧЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ. ПРИ ПОПАДАНИИ ТРАВИТЕЛЯ НА КОЖУ ПОРАЖЕННОЕ МЕСТО ПРИСЫПАТЬ СОДОЙ, ЗАТЕМ ПРОМЫТЬ БОЛЬШИМ КОЛИЧЕСТВОМ ВОДЫ ИЗ-ПОД КРАНА.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Понятие кристаллической решетки и монокристалла. Что такое элементарная ячейка?

2. Определение анизотропии кристаллов. Перечислите свойства полупроводниковых кристаллов, в которых проявляется анизотропия. Что такое кристаллографические координаты кристалла?

3. Дайте характеристику кремния - основного материала для изготовления микроэлектронных устройств. Как получают чистый поликристаллический кремний для микроэлектроники?

4. Основные методы выращивания монокристаллического кремния. Чем они отличаются?

5. Дайте определение подложки. Что такое базовый срез? Какие свойства важны для механической обработки кремниевых слитков? Простейший способ определения кристаллографической ориентации подложки механическим воздействием.

6. Понятие о планарной технологии. Перечислите вкратце (по материалам данной работы) ее основные этапы.

7. Охарактеризуйте две основные группы технологических процессов планарной технологии.

8. Понятие травления. Что такое скорость травления. Перечислите внутренние (связанные со свойствами обрабатываемого кристалла) и внешние (связанные с травителем) факторы, влияющие на скорость травления.

9. Перечислите и охарактеризуйте основные виды химического травления.

10. Расскажите о локальном травлении. Что такое «подтравливание»?

11. Требования к травителю, используемому для выявления дислокационных ямок травления.

12. В чем заключается различие дислокационных ямок травления и ямок, возникающих в случае точечного дефекта? Как объяснить это различие?

13. Сформулируйте критерии дислокационной природы ямок травления. Как их объяснить?

14. Чем определяется форма дислокационных ямок травления?

15. Дайте определение плотности дислокаций. Как она подсчитывается?

Поиск по сайту: