Классификация физико-химических методов обработки и очистки. Плазменные методы удаления материала с поверхности твердого тела - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника реферат
![](/file/c17a668ccb7333e986a5a.jpg)
Главная
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Классификация физико-химических методов обработки и очистки. Плазменные методы удаления материала с поверхности твердого тела
Сущность и классификация методов обработки поверхности. Методы сухой очистки. Процесс плазмохимического травления. Схема вакуумной камеры диодного типа для плазмохимического травления непосредственно в плазме. Очистка поверхности газовым травлением.
посмотреть текст работы
скачать работу можно здесь
полная информация о работе
весь список подобных работ
Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
« Классификация физико-химических методов обработки и очистки. Плазменные методы удаления материала с поверхности твердого тела»
В соответствии с применяемыми средствами очистку делят на жидкостную и сухую.
Жидкостная очистка выполняется органическими - растворителями; разнообразными составами, содержащими щелочи, кислоты, пероксид, и другие реактивы, водой.
Подобрать жидкое средство, одновременно удаляющее все возможные поверхностные загрязнения, весьма сложно, поэтому жидкостная очистка включает ряд последовательных операций.
Нерастворимые в воде органические жировые загрязнения делают поверхность гидрофобной, т. е. плохо смачиваемой водой и большинством растворов. Для равномерной очистки поверхность подложек (пластин) необходимо перевести в гидрофильное, т. е. хорошо смачиваемое водой, состояние. Операция удаления жировых за-
Рисунок 1 Классификация методов очистки и травления пластин и подложек
грязнений, сопровождаемая переводом поверхности из гидрофобного состояния в гидрофильное, называется обезжириванием. Обезжиривание -- первая операция при жидкостной очистке.
Сухая очистка применяется на этапе формирования элементов и межэлементных соединений микросхем и, как правило, выполняется непосредственно перед проведением ответственных технологических процессов (напыление пленок, литография) или совмещена, т. е. проводится в одном оборудовании, с последующей обработкой (например, с получением термического оксида, с эпитаксиальным наращиванием полупроводниковых слоев).
Методы сухой очистки исключают необходимость применения дорогостоящих и опасных в работе жидких реактивов, а также проблемы межоперационного хранения пластин и подложек и очистки сточных вод, которые являются немаловажными при использовании жидких средств очистки.
Кроме того, процессы сухой очистки более управляемы и легче поддаются автоматизации.
С точки зрения механизма процессов все методы очистки можно условно разделить на физические и химические (см. рисунок 1). При физических методах загрязнения удаляются простым растворением, отжигом, обработкой поверхности ускоренными до больших энергий ионами инертных газов.
В тех случаях, когда загрязнения нельзя удалить физическими методами, применяют химические методы, при которых загрязнения удаляют: их замещением легко удаляемыми веществами, переводом в легко растворимые комплексные соединения или травлением пластин (подложек).
Травление сопровождается удалением поверхностного слоя вместе с имеющимися на поверхности загрязнениями.
На рисунке 1 мы выделили травление, чтобы подчеркнуть, что в технологии микросхем (как будет ясно далее) травление не всегда имеет целью очистку.
Оно применяется для размерной обработки, удаления слоя с нарушенной механическими обработками * структурой, локального удаления слоев различных материалов при формировании топологии микросхем, выявления поверхностных дефектов полупроводников и др.
Плазменные методы удаления материала с поверхности твердого тела. Сущность и классификация методов обработки поверхности
Плазмохимическое травление, как и ионное, проводят в вакуумных установках и также используют плазму газового разряда. Плазмохимическое травление (в отличие от чисто физического распыления при ионном травлении) имеет химическую природу. Оно основано на использовании об-ладающих большой реакционной способностью химически активных частиц, получаемых в плазме газового разряда.
Процесс плазмохимического травления можно разделить на ряд этапов: доставка плазмообразующего газа, пара или смеси в камеру вакуумной установки; образование химически активных частиц в газовом разряде; доставка их к обрабатываемой поверхности; химические реакции с образованием легко летучих соединений; десорбция и удаление образующихся летучих соединений через откачную - систему вакуумной установки.
Плазмообразующие газы выбирают исходя из свойств обрабатываемого материала. Для травления кремния и некоторых металлов применяют галогеносодержащие молекулярные газы, так как именно в их плазме образуются необходимые химически активные частицы, переводящие поверхностные слои в летучие соединения.
Для разбавления и обеспечения требуемых параметров травления в плазму дополнительно вводят аргон, кислород, азот. Наиболее часто для травления кремния и его соединений применяют смесь фреона-14 CF4 с (2 ... 8)% кислорода. Присутствие кислорода повышает скорость травления и качество очистки. Фреон-14 относительно инертен, при любых температурах он не взаимодействует с кремнием.
В плазме химически активные частицы образуются в результате взаимодействия молекул газа с ускоренными электронами, которые в отличие от тяжелых частиц обладают существенно большими энергиями. В плазме фреона-14 с кислородом образование химически активных частиц -- возбужденного атома фтора F*, положительно заряженного радикала CF 3 + , атомарного кислорода О -- сопровождается реакциями
Травление кремния и его соединений сопровождается реакциями:
Тетрафторид кремния SiF4 -- летучее соединение, легко удаляемое из рабочей камеры установки откачкой. На поверхности кремниевых пластин возможно образование углерода:
Si + CF 3 + => C + 3F* + Si + e. (3)
Присутствие в плазме кислорода способствует очистке поверхности от углерода за счет его оксидирования до СО или СО 2 . Кислород также способствует повышению концентрации возбужденных атомов фтора в результате образования радикалов COF* и их диссоциации:
Это увеличивает скорость травления кремния. Атомарный кислород также очищает поверхность от органических загрязнений.
При плазмохимическом травлении физическое распыление прак-тически отсутствует, так как энергия ионов не превышает 100 эВ. В зависимости от конструкции установок различают плазменное и радикальное плазмохимическое травление.
Плазменное травление осуществляют непосредственно в плазме газового травления, т.е. с участием всех химически активных частиц, как с большим (F* -- 0,1 ... 1 с), так и с малым, временем жизни ('CF+з -- около 10 мкс). В камерах диодного типа (Рисунок 2) пластины кремния помещают на нижнем медленно вращающемся электроде (0,1 об/с). Пластины электрически, изолированы от электрода, чтобы исключить ионную бомбардировку.
Радикальное плазм о химическое травление проводят в области вакуумной камеры отделенной от плазмы газового разряда перфорированным металлическим экраном (Рисунок 3) или магнитными электрическими полями. ВЧ-плазма возбуждается между цилиндрическими поверхностями рабочей камеры и экрана.
Травление осуществляется только нейтральными химически активными атомами О или радикалами F* с большим временем жизни, проникающими из плазмы в зону расположения пластин. Заряженные частицы плазмы не могут попасть к поверхности пластин через отверстия цилиндрического экрана.
В зоне, свободной от заряженных частиц, возбужденные атомы фтора и атомарный кислород, многократно соударяясь с молекулами рабочего газа, движутся разупорядоченно, что обеспечивает высокую однородность травления от пластины к пластине и по площади каждой пластины.
Так как возбужденные атомы и свободные радикалы отличаются высокой реакционной способностью, то эффективность травления существенно повышается.
По сравнению с ионным травлением при одинаковых параметрах разряда скорость возрастаег более чем на порядок. Благодаря электрической активации газов илазмохимическое травление проводится при существенно меньших температурах 100... 300 °С по сравнению с обычным газовым травлением. Плазмохимическое травление из-за химического механизма обладает высокой избирательностью относительно раз-
Рисунок 2. Схема вакуумной камеры диодного типа для плазмохимического травления непосредственно в плазме:
1 -- подача рабочего газа; 2-- вакуумная камера; 3 -- электрод Рисунок 10.2.1. Схема вакуумной камеры диодного типа для плазмохимического травления непосредственно в плазме:
Рисунок 3. Схема вакуумной камеры для радикального плазмохимического травления:
1 -- кварцевая камера; 2-- перфорированный цилиндр; 3 -- кассета с пластинами (подложками); 4 -- ВЧ-индуктор; 5--подача рабочего газа; 6 -- откачной патрубок
личных материалов (например, F+ травит кремний значительно быстрее, чем диоксид кремния).
Благодаря невысокой энергии частиц, поступающих на обра-батываемую поверхность, радиационные дефекты незначительны.
Химический механизм травления обусловливает наличие бою вой скорости травления, что является недостатком при локальной обработке. К недостаткам плазмохимического травления можно также отнести: ограниченное количество соединений для получения в плазме химически активных частиц, обеспечивающих образование летучих веществ; сложность химических реакций, протекающих в плазме и на обрабатываемой поверхности; большое число взаимосвязанных технологических и конструктивных параметров. Последние трудности преодолеваются по мере изучения и освоения процессов.
Реактивное ионное травление. Реактивное ионное (называемое также ионно-химическим) травление по механизму процесса является комбинированным методом.
Удаление обрабатываемого материала происходит в результате его распыления ускоренными ионами и образования легколетучих соединений при взаимодействии с химически активными частицами плазмы. От плазмохимического травления оно отличается тем, что энергия ионов больше и достаточна для распыления, а от ионного травления -- тем, что используется не инертная, а содержащая химически активные частицы плазма.
При этом физическое распыление интенсифицирует химические реакции, а химические реакции, ослабляя межатомные связи на обрабатываемой поверхности, увеличивают скорости распыления.
По аналогии с ионным и плазмохимическим травлением реактивное ионное травление может выполняться при расположении обрабатываемых пластин (подложек) в плазме газового разряда (реактивное ионно-плазменное травление) или в вакууме и подвергаться воздействию пучка ионов, полученных в автономно расположенном источнике (реактивное ионно-лучевое травление).
Для реактивного ионно-плазменного и ионно-лучевого травления применяют те же рабочие газы, что и для плазмохимического травления.
Оборудование для реактивного ионно-плазменного травления аналогично установкам ионно-плазменного травления.
Пластины располагают на электроде, не изолированном от нижнего элект-рода. Реактивное ионно-лучевое травление выполняют в вакуумных установках, аналогичных установкам для ионно-лучевого травления.
Благодаря химическим реакциям реактивное ионное травление (и плазменное, и лучевое) обладает по сравнению с ионно-лучевым травлением большими скоростями (в 3 ... 15 раз) и избирательностью травления (в 2... 10 раз), а по сравнению с плазмохимическим травлением меньшими скоростью травления (в 2... 3 раза) и боковой составляющей скорости при локальном травлении. Для уменьшения радиационных дефектов обрабатываемых образцов процессы травления проводят в режимах, обеспечивающих превышение скорости удаления слоев за счет химических реакций над скоростями распространения дефектов, образующихся вследствие ионной бомбардировки.
Очистка поверхности газовым травлением
Сущность процесса заключается в химическом взаимодействии обрабатываемого материала с газообраз-ным веществом и образовании при этом легко удаляемых летучих соединений. Загрязнения при газовом травлении удаляются вместе с поверхностным слоем пластин или подложек.
В качестве газов-реагентов для травления кремниевых пластин можно применять галогены, галогеноводороды, соединения серы, пары воды. Небольшие количества этих газов добавляют к газу-носителю (водороду или гелию) и транспортируют в камеру установки.
Травление кремния хлористым водородом широко используется перед выращиванием на пластинах кремниевых слоев
Si (тв.) + 4НС1 (газ) = SiCl 4 (газ) + 2Н 2 (газ). (5)
Пары хлористого водорода доставляются водородом в реакционную камеру установки эпитаксиального наращивания, где расположены кремниевые пластины, нагретые до температуры 1150... ... 1250 °С.
Газовое травление сапфира водородом, в отличие от жидкостного, позволяет получать поверхность подложек, свободную от механически нарушенного слоя и от микропримесей, что очень важно для последующего выращивания на них слоев кремния. Травление сапфира сопровождается химической реакцией
А1 2 О 3 (тв.) + 2Н 2 (газ) == А1 2 О (газ) + Н 2 О (газ). (6)
В интервале температур 1200... 1600 °С травление сапфира водородом полирующее.
Газовое травление по сравнению с жидкостным позволяет получать более чистые поверхности. Во многих случаях газовое травление имеет ограниченное применение из-за высоких температур обработки и необходимости использования особо чистых газов. Однако в тех случаях, когда газовое травление совместимо с последующим процессом (например, с выращиванием на кремниевых пластинах кремниевых слоев), его применение целесообразно.
Черняев В.Н. Технология производства интегральных микросхем и микропроцессоров. Учебник для ВУЗов - М; Радио и связь, 2007 - 464 с: ил.
Технология СБИС. В 2 кн. Пер. с англ./Под ред. С.Зи,- М.: Мир, 2006.-786 с.
Готра З.Ю. Технология микроэлектронных устройств. Справочник. - М.: Радио и связь, 2001.-528 с.
Достанко А.П., н.: Выш.шк., 2000.-238 с.
Таруи Я. Основы технологииБаранов В.В., Шаталов В.В. Пленочные токопроводящие системы СБИС.-М СБИС Пер. с англ. - М.: Радио и связь, 2000-480 с.
Преимущества диодов Шоттки по сравнению с обычными p-n-переходами. Основные стадии формирования структуры кремниевого диода. Классификация типов обработки поверхности полупроводниковых пластин. Особенности жидкостного травления функциональных слоев. реферат [237,4 K], добавлен 20.12.2013
Классификация методов исследования наноструктур. Устройство СЗМ Solver HV. СЗМ измерительная система, элементы. Система термостатирования образца. Экспериментальное исследование режимов работы АСМ Solver HV для изучения наноструктурированной поверхности. курсовая работа [3,0 M], добавлен 12.06.2012
Стадии производства микросхем. Электрический ток в полупроводнике. Структура элемента микросхемы ЭВМ. Изготовление кремниевых пластин. Контроль загрязнений и дефектности подложек. Контроль поверхности и слоев. Процессы травления в газовой среде. презентация [1,2 M], добавлен 24.05.2014
Внешняя и внутренняя форма деталей радиоаппаратов и автоматических устройств. Общие сведения о поверхностях и их развертки. Сочетание гранных и кривых поверхностей. Линейчатые и нелинейчатые поверхности вращения. Поверхности с плоскостью параллелизма. реферат [299,4 K], добавлен 24.12.2010
Механика и принципы методов исследования поверхности твердого тела: вторичная электронная эмиссия; масс-спектрометрия. Принципы работы растрового электронного микроскопа. Разработка алгоритма расчетов секторных магнитов с однородным магнитным полем. дипломная работа [7,6 M], добавлен 22.02.2012
Понятие и функциональные особенности радиолокационных станций, их классификация и разновидности в сфере обзора земной поверхности. Принцип работы, структура и основные элементы данных станций, структурные схемы. Прием и передача информации потребителю. реферат [614,4 K], добавлен 24.12.2012
Интроскопия - внутривидение, визуальное наблюдение объектов, явлений и процессов в оптически непрозрачных телах и средах, в условиях плохой видимости. Классификация методов диагностики. Общность методов и средств обработки иитроскопических изображений. реферат [265,7 K], добавлен 01.02.2009
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .
© 2000 — 2021
Классификация физико-химических методов обработки и очистки. Плазменные методы удаления материала с поверхности твердого тела реферат. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Заказать Презентацию К Дипломной Работе
Реферат На Тему Региональная Концепция Бизнес-Инкубирования
Курсовая работа по теме Экономика и организация производства картофеля
Исправительные работы как вид уголовного наказания
Реферат по теме Теория и практика функционирования рынков с вертикальной и горизонтальной интеграцией
Что Такое Любовь Сочинение Егэ
Реферат по теме Психология политики - основные аспекты
Мини Сочинение Что Есть Красота
Макарычев Алгебра 8 Класс Контрольные Работы Ответы
Реферат по теме Социальное взаимодействие: понятие, сущность, формы
Шпаргалка: Профильная матрица конкурентов
Практическое задание по теме Тела вращения
Курсовая работа по теме Разработка и эксплуатация информационной системы 'Кинотеатр'
Что Такое Подлость Сочинение Рассуждение 15.3
Курсовая работа по теме Розрахунок геліоустановки
Отчет по практике: Реинжиниринг автоматизированной системы БАЗ филиала ОАО СУАЛ
Расчет Экономических Показателей Пятерочка Отчет По Практике
Курсовая работа по теме Потребительский кредит
План Сочинения Про Профессию
Реферат по теме Экспорт нефти и газа в России
Ответственность при банкротстве - Государство и право дипломная работа
Проблемы правового регулирования института персональных данных в Российской Федерации - Государство и право курсовая работа
Йеллоустонский парк - География и экономическая география презентация