Химическое травление поверхности кремниевых пластин

Химическое травление поверхности кремниевых пластин

Травление является одной из основных технологических операций изготовления полупроводниковых приборов. Травление полупроводников производится с целью:

1)   удаления нарушенного слоя полупроводника, возникающего в результате механической обработки;

2)   формирования полупроводниковой пластины определенной тол­щины;

3)   получения на поверхности пластины заданного рельефа;

4)   выявления дислокаций;

5)   выявления p-n. переходов;

6)   определения ориентации пластины;

7)   очистки поверхности от механических и адсорбированных загрязнений.

Кинетика травления кремния. В процессе травления в общем случае можно выделить несколько этапов: достижение реагентом по­верхности пластины за счет диффузии, адсорбция на ней и хими­ческое взаимодействие с кремнием. Образовавшиеся продукты реакции должны в свою очередь десорбироваться с поверхности, а затем удалиться в объем раствора.

Время травления является суммой времен протекания каждого из этих процессов. Причем наиболее длительный этап является опре­деляющим (лимитирующим) весь процесс травления. В начальный мо­мент времени концентрация травителя во всем объеме одинакова. Поэтому этапа, связанного с диффузией частиц реагента, нет. Наи­более медленным этапом в этом случае является химическая реакция, другие этапы процесс травления не лимитирует. Скорость травления кремния при этом будет определяться следующим выражением (закон Аррениуса):

 

vp = кpC0 exр( —),

где кр — константа скорости химической реакции; С0 — концентрация молекул травителя; E — энергия активации процесса травления, эВ; k — постоянная Больцмана; Т — температура, К.

Очевидно, что скорость химической реакции существенно зави­сит от энергии активации и температуры. Если поверхность полупро­водника энергетически неоднородна, например, имеются выходы дислокаций, то энергия активации процесса травления может быть зна­чительно меньше, а скорость травления больше, т.е. травление яв­ляется селективным. До истечения некоторого времени та часть раствора, которая находится вблизи поверхности кремния, вступа­ет с ним во взаимодействие, и концентрация молекул травителя у поверхности кремния уменьшается (C1). У поверхности пластины образуется слой, обедненный молекулами травителя. Возникает градиент концентрации молекул травителя (рис.2), под действием которого начинается процесс диффузии их из объема к поверхности пластины. Скорость этого процесса равна

vg =к g0 – С1),

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector