Методи контрою та дослідження якості поверхні

Напівпровідникових пластин

Мета роботи: вивчити методи контролю параметрів напівпровідникових пластин

Теоретичні відомості

Якість обробки поверхні напівпровідникової полірованої пластини, що підготовлена до вирощування епітаксійного шару, визначається сукупністю механічних і хімічних операцій обробки пластин, що призначені для зняття пошкодженого в результаті різки злитку шару монокристалічного кремнію. Тріщини, сколи, «сліди різа» (уступи на поверхні пластини, обмежені колами, радіус яких дорівнює радіусу ріжучої кромки), прогин, різна товщина пластин – типові дефекти після операції різки, що усуваються подальшими операціями шліфування і полірування. Одночасно ці операції вносять інші дефекти унаслідок недотримання технологічного режиму. Наприклад, після травлення на поверхні пластини виникають ямки внаслідок використання погано перемішаного травника або травника з підвищеною концентрацією плавикової кислоти. При шліфуванні пластин можуть виникнути подряпини із-за наявності в шліфувальній суспензії великих частинок, сколювання частинок кремнію з країв пластини.

Після фінішного полірування пластини проводять контроль порушеного шару, тобто залишкових поверхневих пошкоджень: явних і неявних рисок, «кластерів». Неявна риска, яку видно тільки при певних кутах падіння світла на пластину, за своєю сутністю є мікроподряпиною, тобто протяжним поглибленням на поверхні. Явну риску, або макроподряпину, видно незалежно від кута падіння світла на пластину. Мікротріщини є розривами - цілісності матеріалу, що починаються біля поверхні і закінчуються в об'ємі пластини. «Кластери»- це виділення другої фази, що утворюється в процесі фінішного полірування і спостерігається у вигляді матовості, розташованої на кільцях або рівномірно по пластині.

Контроль вказаних дефектів полірованих пластин, здійснюваний за допомогою мікроскопів, супроводжується руйнуванням (пошкодженням) частини пластини, оскільки необхідне короткочасне селективне травлення. Виявлення дефектів за допомогою селективного травлення засноване на тому, що в спеціальних травниках дефектну поверхню травлять з більшою швидкістю, ніж іншу (бездефектну). Вид фігур травлення дефектів полірованих пластин залежить від орієнтації поверхні пластин і складу травника. Виділення другої фази після селективного травлення спостерігається у вигляді горбиків.

Чистота поверхні полірованої пластини залежить від забруднення її залишками абразивних та клейких матеріалів, мінеральними жирами та органічними включеннями, що вносяться оператором і устаткуванням, та відмиваючими засобами (кислоти, іонізована вода, пензлики). Спостерігаються забруднення у вигляді розводів і плям довільної форми, відбитків пальців, крапок, що світяться.

Застосовуються методи вимірювання діаметра та товщини пластини, довжини базового та додаткового зрізів. Вимірювання розмірів пластин є найпростішим з усіх видів вимірювань, що проводяться при виготовленні приладів функціональної електроніки. Розміри напівпровідникових пластин задаються ТД і суворо нормуються для забезпечення сумісності пластин з технологічним устаткуванням, на якому проводяться операції їх обробки. Для встановлення відповідності пластин розмірам, вказаним в ТД, вимірюють діаметр і товщину пластини, довжину базового і додаткового зрізів. Вимірювання здійснюють прямим методом, при якому вимірювана величина порівнюється з її мірою. Як інструмент, використовують штангенциркуль, вимірювальну лінійку та багатооборотний індикатор (мікрометр).

Значний вплив на точність наведення елементів оказують такі параметри, як прогин, непаралельність та неплощинність пластин.

 

 

Порядок виконання роботи

1. Розглянути у мікроскоп дефекти поверхні пластин.

2. Визначити розміри дефектів.

3. За допомогою штангенциркуля та мікрометра визначити діаметр та товщину пластини.

4. Визначити клиноподібність пластини, як різницю значень товщини пластини у 2-х точках, що знаходяться на її краях протилежних кінців.

5. Визначити непаралельність пластини, виміривши товщину пластини в 5-ти точках, що розташовані, як показано, на малюнку 2.1. Точки 2-5 розташовані на рівній відстані від точки 1, що знаходиться в центрі.

Малюнок 2.1 – Розташування точок, в яких вимірюється товщина пластини при

визначенні непаралельності

Товщину пластини вимірюють мікрометром зі стрілочним відрахунком.

6. Результати обробляють, визначивши різницю товщини пластини в точках 1 і відповідних периферійних точках:

де - різниця між товщиною пластини в і-й точці та в точці 1;

d_i, d₁ – товщини пластини в і-той точці та в точці 1;

і – порядковий номер точки (і = 2, 3, 4,5).

7. Найбільше значення однієї з отриманих різниць і визначає непаралельність.

8. Зробити висновок про проведені дослідження.

 

 

Зміст звіту

Звіт повинен включати тему, мету роботи, теоретичні відомості, результати вимірів, розрахунки, висновки.

 

Контрольні питання

1. Які види дефектів напівпровідникових пластин?

2. Які методи виміру геометричних розмірів напівпровідникових пластин?

3. Які основні вимоги до готових підкладок, що використовуються для виготовлення приладів?

4. Пояснити, як впливає якість обробки поверхні підкладки на електрофізичні параметри пристроїв.

5. Дати визначення «непаралельність», «клиноподібність».

6. Яка методика проведення розрахунків?

 

Лабораторна робота №3