Файл: Моряков, О. С. Вакуумно-термические и термические процессы в полупроводниковом производстве учеб. пособие.pdf

на опирается на шарик, и свободном. Наклеивают пластины на столик пчелиным воском, для разогрева и охлаждения которого на установке имеется малогабаритная электроплитка 9 и специаль­ ный холодильник 8. Пластину устанавливают относительно шари­ ка в нужное положение перемещением держателя по двум взаимно перпендикулярным направлениям с помощью винтов 6 в 7 мани­ пулятора. Глубину шлифовки определяют по числу оборотов ша­ рика, регистрируемых счетчиком.

Рис. 39. Приспособления для из­ готовления шлифов:

После включения установки разогревают столик, наносят на него воск, укладывают пластину и легким нажатием выдавливают излишек воска. Охладив место склейки, устанавливают столик в рабочее положение. Смачивают шарик суспензией, состоящей из карбида кремния и воды в, отношении 1 :3 и, включив электродви­ гатель, выполняют шлифовку, контролируя число оборотов по счет­ чику.

П р о в е р к у у д е л ь н о г о с о п р о т и в л е н и я диффузионно­ го слоя, эпитаксиальных пленок, а также измерение поверхностной концентрации примесей, выполняют на установке ЖК 78.13. (рис. 40, а) четырехзондовым методом. Установка состоит из двух частей: манипулятора и электрического блока.

Манипулятор, предназначенный для закрепления образца и соз­ дания контакта с зондами, состоит из подставки с препаратоводителем, четырехзондовой головки и механизма ее перемещения. Рас­ стояние между соседними зондами головки 250 мкм.

Электрический блок заключен в металлический кожух, перед­ няя панель которого, несущая измерительные приборы и ручки

управления, наклонная.

Электрическая схема установки показана на рис. 40, б. При включенном тумблере В1 через штепсельные разъемы Ш1 и Ш2 на первичную обмотку трансформатора Тр подается напряжение.

Рис. 40. Установка ЖК 78.13 для измерения удельного сопро­ тивления:

66

3*

Рис. 40. (Продолжение)

общий вид, б —электрическая схема

Трансформатор и полупроводниковые диоды Д образуют выпря­ митель; роль фильтра играет электролитический конденсатор С. Выпрямленное напряжение равно 40 В. Транзистор Т является генератором; ток эмиттера задается батареей Б1 'и регулируется резисторами Я2 и ЯЗ. Питание токовых зондов 1 и 4 головки мани­ пулятора производится также от батареи. Для измерения тока слу­ жит микроамперметр рА, параллельно которому для расширения рабочих пределов включены шунты Я4, Я5 и Я6, а также переклю­ чатель В5. Клеммы К1 и К2 предназначены для подключения вы­ носного прибора.

Высокоомный потенциометр постоянного тока ПП регистрирует потенциал, снимаемый через разъемы Ш6 — Ш9 и колодку КЗ с зондов 2 и 3 головки манипулятора. Потенциометр и батарею Б1

(имеющему постоянную э. д. с.) элементу Б4. Тумблером ВЗ мож­ но менять полярность измеряемого напряжения, а тумблером В2 — полярность тока, пропускаемого через образец.

Чтобы определить удельное сопротивление диффузионного слоя, выполняют следующие операции:

устанавливают испытуемую пластину на столик манипулятора и закрепляют ее лапками;

включают установку и проверяют рабочий ток потенциометра по нормальному элементу (при максимальной чувствительности гальванометра);

рукояткой манипулятора опускают зонды на поверхность об­ разца;

пользуясь микроамперметром, определяют ток, протекающий через крайние зонды;

при помощи потенциометра измеряют падение напряжения на средних зондах (эта величина, выраженная в милливольтах, чис­ ленно равна удельному сопротивлению полупроводника в данной области пластины и измеряется в ОМ • см);

подняв головку с зондами, перемещают пластину при помощи препаратоводителя и повторяют измерения.

§ 25. Планарная технология изготовления полупроводниковых приборов

В настоящее время наиболее совершенной и перспективной технологией изготовления полупроводниковых приборов является планарная технология, обеспечивающая высокую надежность и стабильность параметров приборов, а также воспроизводимость, массовость и универсальность производственных процессов.

Планарная технология основана на групповом методе создания на поверхности полупроводниковых пластин диодных или транзи­ сторных структур, защищенных окисной пленкой. Кроме того, пла­ нарные процессы базируются на комплексе типовых и универсаль­

68

ных операций, к которым относятся обработка материалов,созда­ ние невыпрямляющих контактов, присоединение выводов, защита электронно-дырочных переходов и герметизация. По этой техноло­ гии можно изготовлять как кремниевые, так и германиевые прибо­ ры. Групповые приемы позволяют получать на одной полупровод­ никовой пластине сотни диодных или транзисторных структур.

Рассмотрим основные технологические операции изготовления германиевого сверхвысокочастотного транзистора небольшой мощ­ ности (рис. 41).

Рис. 41. Технология изготовления планарного германиевого сверх­ высокочастотного транзистора:

Исходным материалом для получения прибора служит герма­ ний электронного типа проводимости (рис. 41, а). На изготовлен­ ные пластины вначале осаждают пленку двуокиси кремния (рис. 41, б). Эту операцию проводят в установке пиролитического разложения этилсиликата. Так как окисная пленка необходима лишь с одной стороны пластины, с другой стороны ее удаляют.

На двуокись кремния наносят слой светочувствительного веще­ ства (фоторезиста), поверх которого укладывают фотошаблон (рис. 41, в). Не закрытые шаблоном участки фоторезиста засвечи­

69

ваются (экспонируются) с помощью ртутно-кварцевой лампы, что позволяет удалить фоторезист с незасвеченных участков обработ­ кой пластины в парах трихлорэтилена (проявление). Отсутствие фо­ торезиста обеспечивает, в свою очередь, возможность локального травления с этих участков окисной пленки (там, где сохранился засвеченный фоторезист, травление не происходит). Оставшийся фоторезист снимают с поверхности пластины, в результате на ней образуются базовые окна в соответствии с конфигурацией, количе­ ством и размерами их на фотошаблоне (рис. 41, г).

Затем пластину подвергают диффузионной обработке в парах соединений галлия (рис. 41, д), причем участки, защищенные плен­ кой двуокиси кремния, оказываются непроницаемыми для галлия, диффузия идет только через окна в пленке и в результате образу­ ются базовые области, имеющие дырочную проводимость.

Чтобы получить эмиттерные области, некоторые операции пов­ торяют. Так, на пластину вновь осаждают пленку двуокиси крем­ ния (рис. 41, е), наносят фоторезист, укладывают фотошаблон, эк­ спонируют, удаляют незасвеченный фоторезист и стравливают не­ защищенный окисный слой, создавая эмиттерные окна. Следует отметить, что для получения эмиттерных окон применяют другие фотошаблоны, чем обеспечивается нужное расположение эмиттера относительно базовой области.

Далее проводят локальную диффузию мышьяка (рис. 41, ж) в участки /7-германия (остальная поверхность пластины здесь защи­ щена двуокислом), в результате чего образуются эмиттеры из электронного германия (п—р—л-структуры). Коллекторной обла­

связанные с базовой областью и эмиттером каждой структуры, на­

щенные слоем двуокиси кремния.

Сборочные операции включают пайку кристаллов с переходами на ножки, подсоединение электродных выводов и герметизацию корпусов (рис. 41, м).

Дальнейшим развитием планарной технологии изготовления полупроводниковых приборов явилось использование эпитаксиаль­ ных структур, что позволило сократить производственный цикл и значительно улучшить характеристики дриборов. Планарные при­ боры, изготовленные на основе эпитаксиальных структур, получили название планарно-эпитаксиальных.

Рассмотрим основные технологические операции изготовления планарно-эпитаксиального кремниевого сверхвысокочастотного транзистора (рис. 42). Исходным материалом для изготовления прибора служит пластина с эпитаксиальным слоем кремния

п-—«+-типа (рис. 42, а).

70