книги / Оборудование для производства полупроводниковых диодов и триодов

Кинематическая схема автомата приведена на рис. 1-31. Контролируемые кристаллы за­ гружаются в чашу вибробункера 17 и, дви­ гаясь по спирали, поднимаются к площадке под вакуумной присоской 16. Присоска пере­ дает кристаллы по одному из чаши на наклон­ ную направляющую 18, по которой они ска­ тываются в гнездо 19 карусели 20. Присоска поворачивается рычагом 15 от кулачка 14. Кристаллы загружаются в гнезда во время остановки карусели.

В гнездах карусели кристаллы лежат на плоскости неподвижного стола 21. Вращаясь, карусель перемещает кристаллы под щуп 13 датчика 10. Во время движения карусели щуп поднимается кулачком 7 через рычаг 8\ при остановке щуп опускается на кристалл и про­ исходит измерение его толщины. Перемещаясь дальше, кристалл падает «в прорезь стола и попадает на наклонный желоб 25, по которо­ му скользит вниз до тех пор, пока не встре­ тится открытая заслонка 27\ здесь кристалл падает в бункер 26. Заслонки открываются при срабатывании электромагнитов 28. По­ следний бункер открыт; в него попадают кри­

сталлы, если не сработает ни один из электро­ магнитов.

При настройке автомата по эталонным пла­ стинкам датчик 10 перемещается относительно кронштейна 9 с помощью гайки 12, после чего зажимается губками 11.

Старт-стопное движение карусели создает­ ся механизмом, состоящим из храпового коле­ са 23, собачки 22, зубчатых секторов 24, рыча­ га 6 и кулачка 5. Кулачок 5 сидит на валу 2, который вращается от электродвигателя 1 че­ рез клиноременную передачу 4 и червячный редуктор 3.

К достоинствам автомата относятся бы­ строта и легкость перестройки при изменении толщины сортируемых кристаллов и высокая точность рассортировки. Недостатки автомата

«5 5 7,5 ю ?г>5

Рис. 1-30. Шкала микроамперметра.

И СУШКИ ПЛАСТИН И КРИСТАЛЛОВ

2-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Травление в технологическом процессе из­ готовления полупроводниковых приборов про­ изводится с целью:

1)удаления нарушенного поверхностного слоя полупроводника, возникающего в резуль­ тате механической обработки;

2)очистки поверхности полупроводника от загрязнений и окислов;

3)получения заданного рельефа на поверх­ ности пластин сплавных и поверхностно-барь­ ерных транзисторов (от вытравливания лунок для различного типа приборов до получения мезаструктур с применением фотолитографии для современных полупроводниковых приборов

итвердых схем);

4)создания заданного рельефа в окисле полупроводника;

5)выявления /?-л-первходов и ограничения их площадей, уменьшения обратных токов,

увеличения коэффициентов усиления транзи­ сторов и контролируемого измерения «х пара­ метров.

В полупроводниковом производстве приме­ няется химическое и электрохимическое трав­ ление. Под химическим травлением понимает­ ся химическое растворение твердого тела. В качестве реагентов, применяемых в химиче­ ском травлении германия, используются пере­ кись водорода, плавиковая кислота, азотная кислота, едкий натр или едкое кали и вода. На основе этих .компонентов создано большое ко­

сти процесса, назначения выполняемой опера­ ции. Наиболее распространенным травителем для германия является перекись водорода, ко­ торая может переводить германий в раствор как без добавления дополнительных составля­ ющих, так и с их добавлением.

Наиболее распространенным травителем для кремния служат смеси «а основе азотной и плавиковой кислот, а для травления окиси кремния — смесь плавиковой кислоты с фтори­ стым аммонием. В процессе травления поверх­ ность не должна контактировать с воздухом.

Электрохимическое тра-вление представляет собой процесс растворения полупроводника или металла в токопроводящих растворах под воздействием электрического тока. При элек­ трохимическом способе травления в отличие от химического можно очень точно регулировать скорость травления и контролировать количе­ ство удаленного материала. Кроме того, зада­ ча локального травления решается путем ло­ кального изменения плотности тока.

Для электрохимического травления может использоваться практически любой электролит, но наиболее широко применяют КОН и ЫаОН. Электрохимическое травление кремния воз­ можно проводить в растворах плавиковой кислоты и ее солей. Растворы могут быть вод­ ными и неводными (с использованием формамида, этиленгликоля, глицерина), процесс можно проводить в растворах хлоридов и фто­ ридов натрия и калия.

В планарной технологии изготовления транзисторов, которая в настоящее время яв­ ляется основной для большинства типов при­ боров, необходима /высококачественная поли­ ровка пластин. Для создания полированных поверхностей полупроводников применяют химикодннамическое и электрохимическое поли­ рование. Электрохимическое полирование да­ ет совершенную поверхность с очень малыми микрошероховатостями.

Прекращение реакции при травлении в основном производится разбавлением травителя деионизованной -водой. Этот процесс, на­ зываемый предварительной промывкой, выпол­ няется в тех же ваннах, где происходит трав­ ление; затем изделия промываются деионизо­ ванной водой с высоким удельным сопротив­ лением в ваннах окончательной промывки. Наилучшие результаты дает отмывка в прото­ ке деионизованной воды в ультразвуковых ваннах. Сушка после промывки выполняется в сушильных шкафах, которые иногда конст­ руктивно объединены с оборудованием для травления и промывки.

2-2. ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ТРАВЛЕНИЯ ПЛАСТИН И КРИСТАЛЛОВ

Оборудование для травления полупровод­ никовых материалов должно обеспечивать пе­ ремешивание раствора, точное поддержание температуры и времени травления, отсос газов

Рис. 2-1. Функциональная схема универсальной усгановки для химического травления полупроводниковых приборов.

с поверхности травильного раствора и быст­ рую промывку материалов после травления.

Далее рассматривается наиболее характер­ ное оборудование, применяемое для химиче­ ского травления и промывки.

Универсальная установка для химического травления полупроводниковых материалов УТ-1 (рис. 2-1) может применяться в лабора­ торных условиях и в массовом производстве. Она предназначена для удаления нарушенно­ го поверхностного слоя, очистки поверхности от загрязнений и окисла, выявления /?-/ьпере- ходов, а также для промывки горячей и хо­ лодной деионизованной .водой и сушки. Обра­ ботка осуществляется в кассетах в статиче­ ском режиме.

Установка /выполняется в двух модифика­ циях: 1) для травления пластин германия и кремния в смесях кислот с последующей про­ мывкой деионизованной горячей или холодной водой и сушкой; 2) для промывки ножек и транзисторов в четыреххлористом углероде при температуре 20—100° С.

Химические вещества, применяемые при обработке (плавиковая, азотная, соляная кис­ лоты, щелочи, перекись водорода, четырех­ хлористый углерод и др.), заливаются в спе­ циальные емкости, входящие в комплект уста­ новки, а оттуда самотеком поступают в рабо­ чие ванны (рис. 2-1). Обрабатываемые изде­ лия передаются с одной технологической опе­ рации на другую вручную.

Основные рабочие узлы установки (рис. 2-2) располагаются на столе 8 и сверху защищены скафандром 4. Установка может встраиваться в линию и через боковые шлюзы

Рис. 2-2. Универсальная установка для химического травления полупроводниковых приборов.

скафандра соединяться с соседними установ­ ками. В заднюю стенку скафандра вмонтиро­ ваны сушильная камера 5, блок кранов 14 и вентиляционные отсосы 1. Под блоком кранов находится сливная ванна 13. На скафандре располагается блок приборов для измерения удельного сопротивления воды 2 и температу­

ры сушки 3. Температура регулируется авто­ трансформатором 7, находящимся на боковой стенке стола.

В плите стола имеются отверстия для уста­ новки сменных узлов: ванны травления 12у ванны промывки 6. В нижней части стола рас­ положен электромагнитный кран И , через ко­ торый отработанные химические вещества сли­ ваются в смесительный бачок 10, где они раз­ бавляются водой перед сливом в техническую канализацию. В правой части стола находит­ ся нагреватель 9 деионизованной воды.

Установка для химического травления пла­ стин (рис. 2-3) используется для односторон­ него травления и промывки кремниевых и гер­ маниевых пластин. На ней можно производить полирующее травление пластин, а также вы­ травливание мезаструктур. Травление и про­ мывка осуществляются при вращении в ванне кассеты с пластинами.

Установка состоит из трех основных частей: химического шкафа /, скафандра 6 и стола <3, в которых размещаются все узлы и электриче­ ские элементы. На задней стенке шкафа рас­ положен вытяжной патрубок для отсоса паров травителя, в верхней левой части стола — ван­ на травления 5. При травлении и предвари­ тельной промывке .ванна герметично закрыва­ ется фторопластовой крышкой. Травитель ив ванны охлаждения 2 вытесняется сжатым азо­ том в мерный бачок и оттуда через ручной кран 7 самотеком поступает в ванну травле­ ния. Сжатый азот подается .в систему установ­

<2)20 голщина О, О

Рис. 3-1. Технологическая схема вытяжки баллона при­ боров типов Д202—Д205 и Д226.

ние ползуна 1 с пуансонами 2 осуществляется кривошипным валом 4 и шатунами 3. Криво­

шипный вал приводится во вращение электро­ двигателем 5 через клиноременную передачу 6, массивный маховик 7, фрикционную муфту сцепления 8Усвязанную с валом 10, и зубча­ тую передачу 9.

Детали, имеющие сложную форму — резь­ бу, кольцевые выточки (например, теплоотвод диодов типа Д202—Д205), изготовляются на комплекте оборудования. Медный лист для изготовления заготовок теплоотвода разреза­ ется на полосы гильотинными ножницами. Формообразование производится штамповкой на прессе, например, типа К116Г; обточка по контуру, зачистка заусенцев — на токарноревольверном станке типа 1А-318 с использо­ ванием специальных цанг; обрубка буртика по> контуру — обрубным штампом на кривошип­ ном прессе типа К-100; накатка резьбы — на

специально модернизированном резьбо-накат­ ном автомате типа 257.

Проволочные выводы полупроводниковых приборов изготовляются, как правило, из ни­ келя, ковара и платинита.