1) Однослойные p- и n- типов;

2) Двухслойные р- или n- типа с эпитаксиальным n-слоем, покрытые оксидом либо нитридом кремния;

3) Двухслойные р-типа с эпитаксиальным n- слоем и скрытым n+- слоем;

4) Гетероэпитаксиальные структуры типа кремний на сапфире.

Однослойные пластины кремния р- и n-типов получают резкой слитков монокристаллического кремния диаметром 50-150 мм на пластины толщиной 0,25-0,4 мм. Промышленностью выпускаются слитки монокристаллического кремния, которые в зависимости от типа электропроводности и значения удельного сопротивления подразделяются на пять групп.

Подготовка пластин, получаемых из слитков монокристаллического кремния, является одним из важнейших этапов производства ИМС и включает в себя следующие операции: ориентацию слитков по кристаллографическим осям, резку слитков на пластины, шлифование, полирование, травление и очистку поверхностей от загрязнений различных типов, приобретённых на предыдущих этапах обработки.

3. Виды загрязнений поверхности подложек и пластин.

3.1. Возникновение загрязнений.

Электрические характеристики ИМС и их надежность во многом обусловливаются степенью совершенства кристаллической решетки и чистотой обрабатываемой поверхности пластин и подложек. Поэтому обязательным условием получения бездефектных полупроводниковых и пленочных структур является отсутствие на поверхности пластин и подложек нарушенного слоя и каких-либо загрязнений.

Как известно, нарушенный приповерхностный слой полупроводниковых пластин является следствием их механической обработки. Используемые при подготовке пластин методы шлифования, полирования и травления позволяют удалить нарушенный слой (рис. 1).

Рис. 1.

Изменение толщины нарушенного слоя при механической обработке монокристаллических полупроводниковых пластин:

1) после резки; 2) после шлифования; 3)после полирования; 4) после травления.

Однако атомы материала пластины (подложки), расположенные на ее поверхности, имеют намного больше ненасыщенных связей, чем атомы в объеме. Этим объясняются высокие адсорбционные свойства и химическая активность поверхности пластин.

В условиях производства ИМС пластины и подложки соприкасаются с различными средами, и полностью защитить их от адсорбции различного рода примесей невозможно. В то же время получить идеально чистую поверхность (без посторонних примесей) тоже практически невозможно. Поэтому применяемое в технике понятие «чистая поверхность» имеет относительный характер. Технологически чистой считают поверхность, которая имеет концентрацию примесей, не препятствующую воспроизводимому получению заданных значений и стабильности параметров ИМС. Допустимая концентрация примесей на поверхности пластин зависит от сложности ИМС и способа ее формирования, в худшем случае она не должна превышать .

Для обеспечения эффективной очистки с целью получения технологически чистой поверхности пластин (подложек) необходимо знать источник и вид загрязнения, характер его поведения на поверхности, методы удаления.

3.2. Источники загрязнений.

Основными источниками загрязнений поверхности пластин и подложек являются: абразивные и клеящие материалы, кремниевая пыль при механической обработке; пыль в производственных помещениях; предметы, с которыми соприкасаются пластины и подложки (оборудование, инструмент, оснастка, технологическая тара); технологические среды; органические и неорганические реагенты, вода; одежда и открытые участки тела операторов и др.

Загрязнение пластин и подложек практически возможно на всех операциях технологического процесса изготовления кристаллов и сборки ИМС.

3.3. Виды загрязнений.

Возможные загрязнения на поверхности пластин и подложек классифицируют, как правило, по их физико-химическим свойствам, так как они определяют выбор методов удаления загрязнений. Наиболее распространенными являются загрязнения следующих видов:

· Физические загрязнения - пылинки, ворсинки, абразивные материалы, силикаты, кремниевая пыль и другие посторонние частицы, химически не связанные с поверхностью пластин и подложек.

· Загрязнения, химически связанные с поверхностью пластин и подложек - оксиды, нитриды и другие соединения.

· Органические загрязнения - неполярные жиры, масла, силиконы и другие неионные примеси.

· Растворимые в воде полярные загрязнения - соли, кислоты, остатки травителей, флюсы и пр.

· Газы, адсорбированные поверхностью пластин и подложек.

На поверхности пластин и подложек одновременно могут присутствовать загрязнения различных видов. Типичные загрязнения и их источники, встречающиеся в технологии полупроводниковых ИМС, приведены в таблице 1.

Типичные загрязнения

полупроводниковых пластин и их источники

Таблица 1.

Наиболее трудно удаляются органические и химически связанные с поверхностью загрязнения, а также загрязнения от абразивных материалов, полярные газы и ионы, внедренные в приповерхностный слой пластин.

4. Методы удаления загрязнений.

4.1. Классификация методов очистки пластин и подложек.