книги / Оборудование для производства полупроводниковых диодов и триодов

приспособление

5 для

нанесения

защитного

А-А

слоя. Кассеты с переходами подаются в ска­

фандр через шлюз.

осуществляется

Перемещение

приборов

при помощи вращающегося столика, на кото­

рый устанавливается кассета, и рычага сме­

щения столика относительно его центрального

положения.

нанесения

защитного

Приспособление для

слоя состоит из стойки 7, механизма подачи

эмали 8 и колпачка 9, предохраняющего иглу

шприца от механических повреждений и за­

сорения.

Изделия, помещенные на поворотном сто­

ле, освещаются

светильником,

закрепленным

на корпусе оптического экрана 2. Защитная

среда подается в скафандр через газопроводы

6 и 3.

с ножками

устанавливается

на

Кассета

столик механизма перемещения, где одна из

ножек находится в фокусе оптического экрана.

На места приварки выводов к траверсам

и

кристаллу

шприцевым

механизмом

подачи

эмали наносится капля. Ножки прибора, рас­

положенные в кассете на трех концентриче­

ских окружностях, подаются

в поле

зрения

оптического

экрана

поочередно,

поворотом

столика вокруг своей оси, а каждая

окруж­

ность— путем смещения

центра

столика

на

одно из трех положений в кассете.

на

После того

как

все

расположенные

кассете приборы пройдут операцию нанесения

защитного покрытия, кассета снимается со

столика механизма перемещения и через вто­

рой присоединительный

шлюз

передается

на

следующую технологическую операцию.

рефлекторов, установленных над каждым на­

мощью регулирующих потенциометров ПСР-1.

гревателем, на кассеты направляется концент­

Для контроля температуры воды, подаваемой

рированный поток инфракрасных лучей. При

в систему охлаждения, на входе в теплообмен­

работе температура поверхности нагревателя

ник и на выходе из него установлены два

поддерживается в пределах 400±10°С с по­

термометра.

8-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

ратное соотношение при применении позитив­

ного фоторезиста). Таким образом, после

Планарная технология как способ изготов­

проявления на

поверхности

подложки

полу­

ления

полупроводниковых

приборов находит

чается защитная маска органического соедине­

все более широкое применение в производстве;

ния,

повторяющая

рисунок

фотошаблона,

она является шагом вперед даже по сравне­

которая хорошо защищает закрытую часть

нию с мезатехиологией, так как позволяет

подложки при травлении открытых участков *

получать более совершенные переходы с об­

Поверхность

планарных

приборов

защ и­

ратными токами на несколько порядков мень­

щается

окисными

пленками

510,

которые

ше, более

стабильными

во

времени, с

улуч­

в процессе формирования

переходов препят­

шенными частотными характеристиками.

ствуют проникновению примесей в основной

Используя такие технологические приемы,

материал при диффузии и защищают переход

как фотолитография, окисление пластин, ло­

от последующих загрязнений. Окисные пленки

кальная диффузия и эпитаксиальное нара­

должны быть плотными, однородными по

щивание,

планарная

технология

позволяет

структуре и стабильными по толщине.

снизить

трудоемкость

изготовления полупро­

Основными методами для создания р-п-пе­

водниковых приборов, уменьшить их размеры,

реходов являются диффузионный и эпитакси­

обеспечить более высокую

воспроизводимость

альный. Соответственно

и полупроводниковые

параметров.

Кроме

того,

создаются предпо­

приборы

(рис. 8-1) носят название диффузион­

сылки для автоматизации технологии крупно­

ных,

эпитаксиальных

и

диффузионно-эпитак­

серийного производства.

сиальных **.

Принципы планарной технологии положены

Один

из упрощенных

технологических

ва­

также

в

основу

изготовления

интегральных

риантов

изготовления

планарной

транзистор­

схем. Особенностью этой технологии является

ной структуры

показан на

рис. 8-2.

Исходная

многократная

фотогравировка,

позволяющая

пластина — монокристалл

кремния

толщиной

решать

такие

задачи,

как

вытравливание

0,125—0,25 мм с низким

удельным

сопротив­

микрорельефов

на

окиси

кремния

и полупро­

лением л+-типа

(рис.

8-2,а). На исходном

м а­

водниковых

материалах,

создание

омических

териале

эпитаксиально

наращивается

слой

контактов, производство масок для напыления

л-типа с удельным сопротивлением в несколь­

и т. д.

ко ом на 1 см и толщиной

порядка

тысячных

Фотолитография

дает

воспроизводимую и

долей

миллиметра

(рис.

8-2,6). Затем

терми­

точную

геометрию

переходов

и

элементов

чески

наращивается

окисная

пленка

порядка

твердых

схем,

обеспечивает

массовый

ха­

1—2 мкм на

поверхностном

слое

(рис.

8-2,в).

рактер

производства. Сущность фотолитогра­

Методом

центрифугирования

наносится

слой

фии заключается

в

нанесении

светочувстви­

фоторезиста

(рис. 8-2,г).

тельного состава на какую-либо

основу

(по­

лупроводник, стекло, металл), в сушке фото­

При

первичной

фотолитографии

вскрыва­

резиста

и

облучении

его

ультрафиолето­

ются области для диффузии в базу. Произво­

выми лучами

через

фотошаблон

определен­

дится

экспонирование незащищенного

фото-

ного рисунка, имеющий только черные и белые

тона. Участки,

подвергнувшиеся

облучению,

*Подробно

процесс

фотолитографии

становятся

нерастворимыми,

а

остальная об­

в работе [Л. 29].

ласть

сохраняет

свойство

растворяться

при

** Методы и оборудование для получения перехо­

применении

негативного

фоторезиста

(об­

дов описаны в гл. 6.

Все узлы и блоки крепятся к несущему

полнена из высокоглиноземистого кирпича 1Ь.

каркасу. На лицевой стороне панели управле­

ультралегковесного кирпича 15 и стекловолок­

ния расположены следующие блоки: регули­

нистых матов 14, размещенных внутри каркас

рующее устройство

/,

предварительный

из листовой стали. В качестве

нагревателей

усилитель 2, приборы контроля тока и напря­

применены силитовые стержни

12,

располо­

жения 5, компенсатор 4, кнопки 7 управления

женные

горизонтально.

Общее

количество

подводом мощности к нагревателю. В левой

стержней 42, они разбиты на три независимые

части

приборного

основания

расположены

секции с индивидуальным подводом мощности.

блок

смещения

8,

магнитный

пускатель О,

Подключение нагревателей к шинам 13 пита­

автоматический переключатель 10 общего пи­

ния осуществляется через гибкие перемычки

тания

установки. В

основании

каркаса

кре­

18 и специальные хомуты 19.

кера­

пятся три понижающих трансформатора 6

Между нагревателями расположена

питания нагревателей, а на специальном крон­

мическая труба 17 на подставках

из

легко­

штейне— стабилизатор

5 переменного

тока.

весного

глиноземистого

кирпича.

С лицевой

Электрическое соединение элементов и блоков,

стороны в термическую камеру вставляется

расположенных на лицевой панели, с осталь­

пять термопар 11 в чехлах из жаропрочного

ной частью электрической схемы, находящейся

сплава.

(не менее

внутри

приборного

основания,

производится

Обеспечение необходимой длины

посредством двух штепсельных разъемов. По­

300 мм)

тепловой зоны

(«температурной пло­

этому в случае необходимости лицевая па­

щадки») с равномерным распределением тем­

нель вместе с закрепленными

на ней блока­

ператур

(по длине тепловой зоны

± Г С ) и

ми и всей коммутацией может

быть

легко

высокой точностью ее поддержания

(±0,5° С)

снята.

обеспечивается трехканальной системой

регу­

Термическая камера б крепится к прибор­

лирования, все каналы которой построены

ному основанию.

Теплоизоляция

камеры вы­

идентично.

С операции

На операции:

ные нагревательные элементы

(печи)

для

со­

окисления

диффузии

здания необходимых температурных режимов.

Для охлаждения пластин после сушки до тем­

пературы 20° С ванна соединена

с воздушной

магистралью.

обезжиривания,

травления,

про­

Операции

явления,

удаления

фотослоя

осуществляются

на соответствующих

модификациях

вышеопи­

санной установки. Программы обработки, реа­

генты

и

режимы

выбираются

в

соответствии

с конкретными технологическими операциями.

Установка

нанесения

фотослоя. Равномер­

ный по толщине слой фоторезиста наносится

на пластину

методом центрифугирования на

установке нанесения фотослоя типа 4703. Две

центрифуги расположены

внутри

скафандра,

смонтированного на

столе.

Изделие крепится

в гнезде центрифуги с помощью вакуумного

присоса.

Каждая

центрифуга имеет

гнездо

(позицию) для пластины. Фоторезист подает­

ся на пластину дозатором. Скорость вращения

центрифуги плавно регулируется в пределах

41,88788—146,60758

рад!сек.

Путем

подбора

Рис. 8-6. Технологическая схема процесса фотограви-

скорости

вращения

добиваются

получения

ровкм.

равномерной толщины слоя фоторезиста на

из

органического

стекла. Для

пылезащиты

пластине.

Производительность

установки —

четыре пластины в 1 ч,

расход

азота —

предусмотрены электростатические

пылесбор-

633,4-10_6 м3/сек,

воздуха — 277,8-10_6 м3/сек.

ники, при этом тщательно очищенный азог

Установка сушки. Для сушки пластины и

.подается с избыточным давлением.

задубливания фотослоя используют установку

Установка химической обработки. Установ­

сушки типа 4613, представляющую собой ка­

ка типа 4705 предназначена для

химической

меру, вмонтированную в химскафандр, укреп­

•обработки полупроводниковых пластин (обез­

ленный на столе. Электропечь мощностью

жиривание, проявление, травление и удаление

800—900 вт нагревает сухой очищенный воз­

фоторезиста) и выполняется в четырех мо­

дух и поддерживает температуру в заданных

дификациях.

пределах.

Пластины поступают на операцию химиче­

Изделия через шлюз поступают в скафандр

ской

обработки во

фторопластовых

кассетах

и помещаются в камеру. Сушка осуществляет­

по 5 или 20 шт. и вручную загружаются в ван-

ся в потоке горячего воздуха с одновремен­

«у. После включения программное устройство

ным вращением изделий на центрифуге. Сред­

проводит всю операцию. Световые табло

няя производительность установки — три-четы­

сигнализируют о ходе процесса.

ре пластины в 1 ч.

контроля

типа

Все узлы установки смонтированы на столе,

Установка

визуального

закрытом сверху прозрачным скафандром из

6221

(6223).

Визуальный

контроль

изделий

органического стекла. В столе проложены тру­

после проявления и снятия фотослоя

осуще­

бопроводы подачи реактивов, воды,

воздуха,

ствляют на микроскопах МИИ-4(МИМ-7),

азота, сброса разбавленных реактивов и воды

вмонтированных в типовой скафандр. В каче­

в канализацию, сброса избыточного давления.

стве среды используется азот.

экспонирования.

В плиту стола вмонтирована ванна для

Установка

совмещения

и

выполнения операции химической

обработки

В агрегате фотолитографии применяется уста­

изделий, которая закрывается крышкой, имею­

новка типа 9010.

щей

систему электроблокировки

(при откры­

Фотошаблон 16 (рис. 8-7) в специальной

той крышке химические реактивы в ванну не

рамке неподвижно крепится в гнезде каретки

поступают). К ванне с боков подходят трубо­

клиновым зажимом. Объектив микроскопа в

проводы подачи химических реактивов, де­

исходном положении находится над фотошаб­

ионизованной воды,

воздуха, азота,

система

лоном. Полупроводниковая пластина 18 со

слива и сброса избыточного давления. Все

слоем фоторезиста при помощи пинцета поме­

подводящие магистрали имеют

индивидуаль­

щается на сферический

столик

15,

который