Ââåäåíèå

Ñîâðåìåííûå ïîëóïðîâîäíèêîâûå ïðèáîðû è èíòåãðàëüíûå ìèêðîñõåìû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé ÷ðåçâû÷àéíî ñëîæíûå óñòðîéñòâà, îòäåëüíûå êîìïîíåíòû êîòîðûõ èìåþò ðàçìåðû íå áîëåå äîëè ìèêðîìåòðà. Èçãîòîâëåíèå òàêèõ óñòðîéñòâ îñóùåñòâëÿåòñÿ íà ìîíîêðèñòàëëè÷åñêèõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïëàñòèíàõ ñ èñïîëüçîâàíèåì ôîòîëèòîãðàôèè. Ïîëóïðîâîäíèêîâûå ïëàñòèíû, ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ èçäåëèé ìèêðîýëåêòðîíèêè, õàðàêòåðèçóþòñÿ ñoâepøåííîé àòîìíîé ñòðóêòóðîé è âûñîêîé ãåîìåòðè÷åñêîé òî÷íîñòüþ îáåñïå÷åíèÿ ýòèõ êà÷åñòâ ðàçðàáîòàíà îðèãèíàëüíàÿ òåõíîëîãèÿ ìåõàíè÷åñêîé, õèìè÷åñêîé è õèìèêî-ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêè ìîíî-êðèñòàëëè÷åñêèõ ìàòåðèàëîâ, ñîçäàíî ïðåöèçèîííîå îáîðóäîâàíèå, çà÷àñòóþ íå èìåþùåå àíàëîãîâ â äðóãèõ îòðàñëÿõ íàðîäíîãî õîçÿéñòâà. Îáðàáîòêà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïëàñòèí òðåáóåò âûñîêîé êâàëèôèêàöèè îïåðàòîðîâ è îáñëóæèâàþùåãî ïåðñîíàëà, íåóêîñíèòåëüíîãî ñîáëþäåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêîé äèñöèïëèíû è îáÿçàòåëüíîãî ïîääåðæàíèÿ îñîáîé ÷èñòîòû ïðèìåíÿåìûõ ìàòåðèàëîâ è âàêóóìíîé ãèãèåíû â ïðîèçâîäñòâåííûõ ïîìåùåíèÿõ.

Ôîòîëèòîãðàôè÷åñêèå ïðîöåññû - âàæíåéøàÿ ñîñòàâíàÿ ÷àñòü òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ ìèêðîýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ. Èìåííî îíè îáåñïå÷èâàþò ôîðìèðîâàíèå ýëåìåíòîâ ñòðóêòóð ñ ñóáìèêðîííûìè ðàçìåðàìè è õîðîøóþ èõ âîñïðîèçâîäèìîñòü. Íà ñîâðåìåííîì îáî- ðóäîâàíèè äîñòèãàåòñÿ ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü, ïîçâîëÿþùàÿ ïîëó÷àòü íåñêîëüêî òûñÿ÷ ëèíèé íà ìèëëèìåòð. Íåîáõîäèìûì óñëîâèåì êà÷åñòâåííîé ôîòîëèòîãðàôèè ÿâëÿåòñÿ íàëè÷èå áåçäåôåêòíûõ âûñîêîòî÷íûõ ôîòîøàáëîíîâ.

§ 1. ÎÑÍÎÂÍÛÅ ÑÂÅÄÅÍÈß Î ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÕ ÏÐÎÖÅÑÑÀÕ ÈÇÃÎÒÎÂËÅÍÈß ÏÎËÓÏÐÎÂÎÄÍÈÊÎÂÛÕ ÏÐÈÁÎÐÎÐÎÂ È ÌÈÊÐÎÑÕÅÌ

Îáùàÿ ñõåìà òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà

Âîçíèêíîâåíèå ñîâðåìåííîé òåõíîëîãèè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ îòíîñèòñÿ ê 1957-1958 ãã., êîãäà áûëè îòêðûòû ëîêàëüíàÿ äèôôóçèÿ ïî îêñèäíîé ìàñêå è ôîòîëèòîãðàôèÿ. Ñî÷åòàíèå ýòèõ ìåòîäîâ çàëîæèëî îñíîâó ïëàíàðíîé ( plane - ïëîñêîcòü ) òåõíîëîãèè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ è èíòåãðàëüíûõ ìèêðîñõåì (ÈÌÑ).  íàñòîÿùåå âðåìÿ îíà ÿâëÿåòñÿ äîìèíèðóþùåé òåõíîëîãèåé ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ïðîèçâîäñòâà.

Ïëàíàðíóþ òåõíîëîãèþ ïðèìåíÿþò äëÿ ñîçäàíèÿ òâåðäîòåëüíîé ñòðóêòóðû, ñîäåðæàùåé ïîëóïðîâîäíèêîâûé êðèñòàëë ñ îïðåäåëåíííûì ðàñïðåäåëåíèåì ëåãèðóþùèõ ýëåìåíòîâ ( p-n - ïåðåõîäîâ ), ñèñòåìó âíóòðåííèõ ñîåäèíåíèé ñ äèýëåêòðè÷åñêîé èçîëÿöèåé, à òàêæå äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ âíåøíèõ âûâîäîâ ýòîé ñòðóêòóðû è åå çàùèòû.

Îáùàÿ òåõíîëîãè÷åñêàÿ ñõåìà ïðîöåññîâ ïðîèçâîäñòâà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ ïîêàçàíà íà ðèñ. 1. Îíà âêëþ÷àåò êîìï ëåêñû ïîäãîòîâèòåëüíûõ ïðîöåññîâ, ïðîöåññîâ ãðóïïîâîé è èíäèâèäóàëüíîé îáðàáîòêè.

 êîìïëåêñ ïîäãîòîâèòåëüíûõ ïðîöåññîâ âõîäÿò: èíæåíåðíîå ïðîåêòèðîâàíèå ñõåìû, ðàçðàáîòêà åå òîïîëîãèè è ñîîòâåòñòâóþùåãî êîìïëåêòà ôîòîøàáëîíîâ, à òàêæå ðÿä çàãîòîâèòåëüíûõ îïåðàöèé - ïîäãîòîâêà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïîäëîæåê, êîðïóñîâ ïðèáîðîâ è äð.

Ôîðìèðîâàíèå ñàìîé ñòðóêòóðû ïðèáîðà ïðîèñõîäèò ïðè ãðóïïîâîé îáðàáîòêå, êîòîðàÿ ñîñòîèò èç ïðîöåññîâ îêèñëåíèÿ, äèôôóçèè ïðèìåñåé, ýïèòàêñèè, âàêóóìíîãî íàïûëåíèÿ, ôîòîëèòîãðàôèè è òåõíîõèìè÷åñêîé îáðàáîòêè. Ðàçâåðíóòàÿ ñõåìà ãðóïïîâîé îáðàáîòêè ïëàñòèíû ïðè ôîðìèðîâàíèè ïðèáîðà íà ïðèìåðå ýïèòàêñèàëüíî-ïëàíàðíîé ñòðóêòóðû ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 2. Ïîêàçàííàÿ íà ñõåìå ÷àñòü òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà èçãîòîâëåíèÿ ïðèáîðîâ ñâÿçàíà ñ îäíîâðåìåííûì ïîëó÷åíèåì ìíîæåñòâà èäåíòè÷íûõ ñòðóêòóð (êðèñòàëëîâ) íà îäíîé ïîëóïðîâîäíèêîâîé ïëàñòèíå. Öèêë ãðóïïîâîé îáðàáîòêè çàêàí÷èâàåòñÿ ïîëó÷åíèåì ìåæñîåäèíåíèé íà ïîâåðõíîñòè êðèñòàëëîâ ïëàñòèíû.

 èíäèâèäóàëüíóþ îáðàáîòêó âõîäÿò ñáîðî÷íî-êîíòðîëüíûå ïðîöåññû (ðàçäåëåíèå ãðóïïîâîé ïëàñòèíû íà îòäåëüíûå êðèñòàëëû, ìîíòàæ êðèñòàëëîâ â êîðïóñàõ, ïðèâàðêà âûâîäîâ, ãåðìåòèçàöèÿ, êîíòðîëü, ìåõàíè÷åñêèå è êëèìàòè÷åñêèå èñïûòàíèÿ,îêðàñêà, ìàðêèðîâêà è óïàêîâêà). Îòäåëüíûå ýòàïû òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà ãðóïïîâîé îáðà

áîòêè - ôîòîëèòîãðàôèÿ, äèôôóçèÿ, êîíòðîëü è äð. - âêëþ÷àþò äî

Ðèñ. 1 Îáùàÿ ñõåìà ïðîöåññîâ ïðîèçâîäñòâà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ

äåñÿòè îïåðàöèè, âûïîëíÿåìûõ ïî òèïîâûì îïåðàöèîííûì êàðòàì è òåõíîëîãè÷åñêèì èíñòðóêöèÿì. Îáùåå ÷èñëî îïåðàöèé èçãîòîâëå- íèÿ ÈÌÑ (áåç ó÷åòà ïîäãîòîâèòåëüíûõ îïåðàöèé) ìîæåò äîñòèãàòü 150 ,à ïðîäîëæèòåëüíîñòü ïîëíîãî öèêëà îáðàáîòêè ñîñòàâëÿåò îêîëî 100 ÷.

Îñîáåííîñòüþ êîíñòðóêöèè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ ÿâëÿåòñÿ ñâåðõìèíèàòþðíîñòü èõ ýëåìåíòîâ. Òîëùèíà äèýëåêòðè÷åñêèõ è ìåòàëëè÷åñêèõ ïîêðûòèé ýòèõ ïðèáîðîâ îáû÷íî íå ïðåâûøàåò 1 ìêì, à òîëùèíà àêòèâíûõ îáëàñòåé ñòðóêòóð ñîñòàâëÿåò äåñÿòûå äîëè ìèêðîìåòðà. Òàê, òîëùèíà áàçû ÑÂ×-òðàíçèñòîðà ìîæåò ñîñòàâëÿòü 0,1 , à ýìèòòåðà - Î,15 ìêì .

Ðèñ.2 Ñõåìà òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà èçãîòîâëåíèÿ ýïèòàêñèàëüíî-ïëàíàðíîé ñòðóêòóðû ÈÌÑ (ãðóïïîâàÿ îáðàáîòêà) ñ òðàíçèñòîðàìè n-ð-n -òèïà

Ñëåäóåò òàêæå ó÷èòûâàòü, ÷òî ïðè èçãîòîâëåíèè ýòèõ ïðèáîðîâ ïðîèçâîäÿò áîëüøîå ÷èñëî ñëîæíûõ ïîñëåäîâàòåëüíûõ îïåðàöèé íàä îäíèì è òåì æå êðèñòàëëîì, ÷òî ñêàçûâàåòñÿ íà ïðîöåíòå âûõîäà ãîäíûõ ïðèáîðîâ.  ïîëóïðîâîäíèêîâîì ïðîèçâîäñòâå ñóììàðíûé ïðîöåíò âûõîäà ãîäíûõ ïðèáîðîâ çàâèñèò îò ïðîöåíòà èõ âûõîäà íà îòäåëüíûõ ýòàïàõ òåõíîëîãè÷åñêîãî öèêëà: N_ñóìì= (N₀/100)_n*100, ãäå N_o - ñðåäíèé ïðîöåíò âûõîäà ãîäíûõ ñòðóêòóð íà åäèíè÷íîé îïåðàöèè òåõíîëîãè÷åñêîãî öèêëà, n - ÷èñëî oïåðàöèé öèêëà.

Òàêèì îáðàçîì, åñëè òåõíîëîãè÷åñêèé öèêë èçãîòîâëåíèÿ ïðèáîðà ñîäåðæèò 100 îïåðàöèé,òî äàæå ïðè N₀=95 % N_ñóìì=1,6 %. Ïîýòîìó ñëåäóåò ïîìíèòü , ÷òî ïðîöåíò âûõîäà ãîäíûõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ è èõ êà÷åñòâî â çíà÷èòåëüíîé ñòåïåíè çàâèñÿò íå òîëüêî îò ñîâåðøåíñòâà òåõíîëîãèè, íî è îò ìàñòåðñòâà ðàáî÷åãî, âûïîëíÿþùåãî òó èëè èíóþ òåõíîëîãè÷åñêóþ îïåðàöèþ.

§ 2. Õàðàêòåðèñòèêà òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðàöèé

Ïîäãîòîâêà ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïîäëîæåê.

Ýòà îïåðàöèÿ îòíîñèòñÿ ê çàãîòîâèòåëüíûì ïðîöåññàì èçãîòîâëåíèÿ ïðèáîðîâ, Ñëèòêè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ìàòåðèàëîâ äèàìåòðîì 100 ìì è áîëåå ðåæóò ïåðïåíäèêóëÿðíî èõ ïðîäîëüíîé îñè íà ïëàñòèíû òîëùèíîé äî 1 ìì. Ïîñëå ýòîãî ïëàñòèíû øëèôóþò äî óñòðàíåíèÿ íåðîâíîñòåé è íàðóøåííîãî ñëîÿ. Ïðè øëèôîâêå ïîñëåäîâàòåëüíî ïðèìåíÿþò áîëåå òîíêèå øëèôîâàëüíûå ñîñòàâû, ÷òîáû ñâåñòè ê ìèíèìóìó íàðóøåíèÿ êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû ïëàñòèíû.  ïëàíàðíîé òåõíîëîãèè âñå ýëåìåíòû ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ ñîçäàþòcÿ â ïðèïîâåðõíîñòíîé îáëàñòè ïîäëîæêè, ïîýòîìó êà÷åñòâî è ñîñòîÿíèå ïîâåðõíîñòè ïëàñòèíû èìåþò âàæíîå çíà÷åíèå. Ïîâåðõнîñòü ïëàñòèíû ïîëèðóþò äëÿ îêîí÷àòåëüíîãî ñíÿòèÿ ñ íåå äåôåêòîâ è äîâåäåíèÿ åå äî íåîáõîäèìîé ÷èñòîòû. Äëÿ ýòîãî ïðèìåíÿþò ðàçëè÷íûå ñïîñîáû ïîëèðîâàíèÿ: ìåõàíè÷åñêèé, õèìè÷åñêèé, õèìèêî-ìåõàíè÷åñêèé, ýëåêòðîõèìè÷åñêèé è ïëàçìî-õèìè÷åñêèé. Äëÿ îêîí÷àòåëüíîé ïîäãîòîâêè ðàáî÷åé ïîâåðõíîñòè ïëàñòèíû ñëóæèò õèìè÷åñêàÿ îáðàáîòêà, íàçíà÷åíèå êîòîðîé çàêëþ÷àåòñÿ â óäàëåíèè çàãðÿçíåíèé, î ñòàòêîâ îêñèäîâ è â îáåçæèðèâàíèè.  òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå èçãîòîâëåíèÿ ïðèáîðîâ õèìè÷åñêóþ îáðàáîòêó ïîäëîæåê èñïîëüçóþò ìíîãîêðàòíî. Ïîäãîòîâêà ïîäëîæåê, êàê ïðàâèëî, íå ñâÿçàíà ñ âûïóñêîì êîíêðåòíûõ ïðèáîðîâ è ïðàêòè÷åñêè íå âëèÿåò íà äëèòåëüíîñòü ïåðèîäà çàïóñêà ïðèáîðà â ïðîèçâîäñòâî, îäíàêî âî ìíîãîì îïðåäåëÿåò âîçìîæíîñòè òåõíîëîãèè. Îñîáåííîñòüþ ïëàíàðíîé òåõíîëîãèè ÿâëÿåòñÿ ïîâòîðåíèå îäíî-òèïíûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ îïåðàöèé, êîòîðûå ìîæíî ïðîñëåäèòü ïî òåõíîëîãè÷åñêîé ñõåìå ïðîöåññà, ïðèâåäåííîãî íà ðèñ. 2. Èçìåíåíèå êîëè÷åñòâà òàêèõ ïîñëåäîâàòåëüíîñòåé äàåò âîçìîæíîñòü ïðîèçâîäèòü ëþáûå ïëàíàðíûå ïðèáîðû (îò ïðîñòûõ äèîäîâ äî ñëîæíûõ èíòåãðàëüíûõ ñõåì). Ïðè ýòîì îñíîâà îïåðàöèé ÷àñòî îñòàåòñÿ íåèçìåííîé, à èçìåíÿþòñÿ òîëüêî òåõíîëîãè÷åñêèå ðåæèìû è ôîòî-øàáëîíû, èñïîëüçóåìûå äëÿ ôîòîëèòîãðàôèè. Êàæäàÿ ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ôîðìèðóåò îïðåäåëåííóþ ÷àñòü ñòðóêòóðû: áàçîâóþ èëè ýìèòòåðíóþ îáëàñòü, êîíòàêòû è ò. ä. Ïîñëåäîâàòåëüíîñòü èçìåíåíèÿ ñòðóêòóðû ïîëóïðîâîäíèêîâîãî êðèñòàëëà ïðè ôîðìèðîâàíèè ýíèòàêñèàëüíî-ïëàíàðíîãî n-ð-n - êðåìíèåâîãî òðàíçèñòîðà ïîêàçàíà íà ðèñ. 3. Èñõîäíàÿ ýïèòàêñèàëüíàÿ ñòðóêòóðà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êðåìíèåâóþ ïëàñòèíó 2, íà ïîâåðõíîñòè êîòîðîé âûðàùåí ýïèòàêñèàëüíûé ñëîé êðåìíèÿ 1

Ðèñ. 3. Òåõíîëîãè÷åñêàÿ ñõåìà èçãîòîâëåíèÿ n-ð-n-ýïèòàêñèàëüíî-ïëàíàðíîãî êðåìíèåâîãî òðàíçèñòîðà: à - èñõîäíàÿ ýïèòàêñèàëüàÿ ñòðóêòóðà, á - ñòðóêòóðà ñ çàùèòíîé îêñèäíîé ïëåíêîé, â - ôîòîëèòîãðàôèÿ è äèôôóçèÿ áàçû, ã - îêèñëåíèå, ôîòîëèòîãðàôèÿ è äèôôóçèÿ ýìèòòåðà, ä - ôîðìèðîâàíèå ìåòàëëè÷åñêèõ êîíòàêòîâ; 1 - ýïèòàêñèàëüíûé ñëîé, 2 - êðåìíèåâàÿ ïëàñòèíà, 3 - çàùèòíàÿ ïëåíêà îêñèäà êðåìíèÿ, 4 - ð-îáëàñòü áàçû. 5 - n -îáëàñòü ýìèòòåðà, 6 - ìåòàëëè÷åñêèå êîíòàêòû

òîëùèíîé íåñêîëüêî ìèêðîìåòðîâ. Ïîâåðõíîñòü ýïèòàêñèàëüíîé ñòðóêòóðû ïîêðûâàþò çàùèòíîé ïëåíêîé îêñèäà êðåìíèÿ 3 è ñ ïîìîùüþ ôîòîëè òîãðàôèè â íåé âûòðàâëÿþò îêíî. Äèôôóçèåé àêöåïòîðíîé ïðèìåñè â ýïèòàêñèàëüíîì ñëîå ôîðìèðóþò áàçîâóþ ð-îáëàñòü 4. Çàòåì îêíî ñíîâà ïîêðûâàþò ïëåíêîé îêñèäà è â íåé âíîâü âûòðàâëÿþò îêíî äëÿ ñîçäàíèÿ ýìèòòåðíîé n -îáëàñòè 5 äèôôóçèåé äîíîðíîé ïðèìåñè. Çàêëþ÷èòåëüíûì ýòàïîì ÿâëÿåòñÿ ôîðìèðîâàíèå ìåòàëëè÷åñêèõ êîíòàêòîâ 6 êî âñåì îáëàñòÿì òðàíçèñòîðíîé ñòðóêòóðû. Ïîëó÷åíèå äèýëåêòðè÷åñêèõ ïëåíîê. Äèýëåêòðè÷åñêèå ïëåíêè èñïîëüçóþò â êà÷åñòâå ìàñêèðóþùèõ ïîêðûòèé ïðè äèôôóçèè, à â ãîòîâûõ ïðèáîðàõ è ñõåìàõ - â êà÷åñòâå çàùèòû è èçîëÿ- öèè ýëåìåíòîâ è ëèíèé ìåòàëëèçàöèè. Äèýëåêòðè÷åñêèå ïëåíêè ÿâëÿþòñÿ îäíèì èç íàèáîëåå îòâåòñòâåííûõ ýëåìåíòîâ ñòðóêòóðû ïðèáîðîâ è âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ îïðåäåëÿþò ìåõàíèçì îòêàçîâ è, ñëåäîâàòåëüíî, íàäåæíîñòü ïðèáîðîâ. Ëþáûå íåîäíîðîäíîñòè äèýëåêòðè÷åñêèõ ïëåíîê êàê ïðè ìàñêèðîâàíèè, òàê è ïðè çàùèòå ïî÷òè íåèçáåæíî ïðèâîäÿò ê äåôåêòàì è îòêàçàì ïðèáîðîâ. Ýêñïëóàòàöèîííûì òðåáîâàíèÿì äîñòàòî÷íî ïîëíî îòâå÷àåò äèîêñèäèë êðåìíèÿ (Si0₂), ïîëó÷àåìûé ïðè íàãðåâàíèè ïîâåðõíîñòè ðåìíèÿ â ïðèñóòñòâèè êèñëîðîäà (òåðìè÷åñêîå îêèñëåíèå). Ïëåíêà SiO₂ îáëàäàåò íàèëó÷øèìè ìàñêèðóþùèìè ñâîéñòâàìè è âûñîêèìè ýëåêòðè÷åñêèìè ïàðàìåòðàìè. Õîðîøî ðàñòâîðÿÿñü â ïëàâèêîâîé êèñëîòå. SiO₂ â òî æå âðåìÿ ïðàêòè÷åñêè ñòàáèëåí ïî îòíîøåíèþ ê ñìåñÿì HF+HNO₃, ÷òî ïîçâîëÿåò ýôôåêòèâíî èñïîëüçîâàòü åãî â êà÷åñòâå ìàñêè ïðè ñåëåêòèâíîì òðàâëåíèè êðåìíèÿ. Òåðìè÷åñêîå îêèñëåíèå ïðèìåíèìî òîëüêî ê êðåìíèþ. Îêèñëåíèå êðåìíèÿ ïðîâîäÿò â îäíîçîííûõ äèôôóçèîííûõ ïå÷àõ ñî ñïåöèàëüíûìè ãàçîðàñïðåäåëèòåëüíûìè óñòðîéñòâàìè ïðè 50-1200° Ñ. Ðîñò îêñèäà ïðîèñõîäèò íà ãðàíèöå ðàçäåëà îêñèä-êðåìíèé, ñëåäîâàòåëüíî, îêèñëèòåëü (êèñëîðîä èëè ìîëåêóëû âîäû) äèôôóíäèðóåò ñêâîçü ðàñòóùóþ îêñèäíóþ ïëåíêó ê åãî ãðàíèöå, ãäå âñòóïàåò â ðåàêöèþ ñ êðåìíèåì.  ñâÿçè ñ ýòèì ñêîðîñòü ðîñòà îêñèäíîé ïëåíêè ñî âðåìåíåì ïàäàåò, êàê ýòî ïîêàçàíî íà ðèñ. 4..

Ðèñ 4. Çàâèñèìîñòü òîëùèíû x₀ îêñèäà îò âðåìåíè îêèñëåíèÿ t ïðè ïîñòîÿííûõ òåìïåðàòóðå è äàâëåíèè ãàçîîáðàçíîãî îêèñëèòåëÿ.

 çàâèñèìîñòè îò îêèñëèòåëüíîé ñðåäû ðàçëè÷àþò òåðìè÷åñêîå îêèñëåíèå â ñóõîì êèñëîðîäå, â àòìîñôåðå âîäÿíîãî ïàðà è êîìáèíèðîâàííîå. Òåðìè÷åñêîå îêèñëåíèå êðåìíèÿ â ñóõîì êèñëîðîäå õàðàêòåðèçóåòñÿ íàèáîëüøåé ïðîäîëæèòåëüíîñòüþ è áîëåå âûñîêèì êà÷åñòâîì ïëåíêè ïî ñðàâíåíèþ ñ îêèñëåíèåì â àòìîñôåðå âîäÿíîãî ïàðà, î ÷åì ñâèäåòåëüñòâóåò åå âûñîêàÿ ïëîòíîñòü (2.27 ã/ñì³).  ýòîì ñëó÷àå äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïëåíêè SiO₂ òîëùèíîé 1 ìêì ïðè 1300°Ñ òðåáóåòñÿ 15 ÷. Ïðîöåññ îêèñëåíèÿ êðåìíèÿ â àòìîñôåðå âîäÿíîãî ïàðà ( ãèäðîòåðìàëüíîå îêèñëåíèå) õàðàê- òåðèçóåòñÿ áîëüøèìè ñêîðîñòÿìè ðîñòà è âîçìîæíîñòüþ ïîëó÷åíèÿ òîëñòûõ (2-3 ìêì) ïëåíîê SiO₂. Îñíîâíûì íåäîñòàòêîì ïðîöåññà îêèñëåíèÿ â àòìîñôåðå âîäÿíîãî ïàðà ÿâëÿåòñÿ íèçêîå êà÷åñòâî ïîëó÷àåìûõ ïëåíîê è, êàê ñëåäñòâèå, óõóäøåíèå èõ çàùèòíûõ ñâîéñòâ. Íèçêàÿ ïëîòíîñòü ïëåíîê (îêîëî 2 ã/ñì³) ñâÿçàíà ñ èõ ïîðèñòîñòüþ èç-çà íàëè÷èÿ âîäîðîäà è ãèäðîêñèëüíûõ ãðóïï ÎÍ. Ïîýòîìó òåðìè÷åñêèé îêñèä îáû÷íî ñîçäàþò ïðè êîìáèíèðîâàííûõ ðåæèìàõ îêèñëåíèÿ, ÷åðåäóÿ ýòàïû âûðàùèâàíèÿ ïëåíîê â ñóõîì è âëàæíîì êèñëîðîäå. Íàèáîëåå ÷àñòî îêèñëåíèå ïðîâîäÿò â òðè ñòàäèè: â ñóõîì êèñëîðîäå, óâëàæíåííîì -äëÿ óñêîðåíèÿ ïðîöåññà è íàðàùèâàíèÿ äîñòàòî÷íî òîëñòîé ïëåíêè è âíîâü - â ñóõîì. Òåðìè÷åñêîå îêèñëåíèå ñâÿçàíî ñ âîçäåéñòâèåì âûñîêîé òåìïåðàòóðû, ÷òî ïðèâîäèò ê äèôôóçèîííîìó ðàçìûâàíèþ (èçìåíåíèþ ãåîìåòðèè) ôîðìèðóåìîé ñòðóêòóðû ïðèáîðà. Äëÿ ñíèæåíèÿ òåì ïåðàòóðû ïðèìåíÿþò ñïîñîáû îñàæäåíèÿ ïëåíîê SiO₂ èç ëåòó÷èõ êðåìíèéîðãàíè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé ïðè 700°Ñ, ïðè÷åì îíè óíè âåðñàëüíû ïî÷òè äëÿ âñåõ ïîëóïðîâîäíèêîâ. Áîëüøîå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èë ñïîñîá ïèðîëèòè÷åñêîãî îñàæäåíèÿ äèîêñèäà êðåìíèÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì òåòðàýòîêñèñèëàíà, ïèðîëèç (ò. å. òåðìè÷åñêîå ðàçëîæåíèå) êîòîðîãî ïðîòåêàåò ñîãëàñíî ðåàêöèè

Si (ÎÑ₂Í₅)₄ Si0₂ +4C₂H₄ + 2Í₂0

Ñêîðîñòü îñàæäåíèÿ ïëåíêè ïðè 750°Ñ ñîñòàâëÿåò 0,03 ìêì/ìèí. Êðîìå SiO₂ â ïëàíàðíîé òåõíîëîãèè â êà÷åñòâå çàùèòíîãî è ìàñ êèðóþùåãî ïîêðûòèÿ èñïîëüçóþò ïëåíêè íèòðèäà êðåìíèÿ Si₃N₄, ÿâëÿþùèåñÿ áîëåå ïëîòíûìè è íåïðîíèöàåìûìè ïî îòíîøåíèþ ê äèôôóçèàíòàì, ÷åì ïëåíêè SiO₂. Îñíîâíûì ñïîñîáîì ïîëó÷åíèÿ ïëåíîê íèòðèäà êðåìíèÿ ÿâëÿåòñÿ ïèðîëèòè÷åñêîå îñàæäåíèå, ðåàêöèÿ êîòîðîãî ïðîòåêàåò ïðè âçàèìîäåéñòâèè ñèëàíà è àììèàêà:

3SiH₄ + 4NH₃=Si₃N₄+ 12Í₂

Îñàæäåíèå Si₃N₄ ïðîèñõîäèò ïðè 900°Ñ. Âîçìîæíî òàêæå èñïîëü- çîâàíèå ðåàêöèè âçàèìîäåéñòâèÿ ÷åòûðåõõëîðèñòîãî êðåìíèÿ ñ àììèàêîì

3SiCl₄+4NH₃ Si₃N₄+ 12ÍÑl

Íèòðèä êðåìíèÿ îñàæäàþò íà óñòàíîâêàõ ýïèòàêñèàëüíîãî íà- ðàùèâàíèÿ èëè â äèôôóçèîííûõ îäíîçîííûõ ïå÷àõ, ñíàáæåííûå ñïåöèàëüíûì óñòðîéñòâîì ãàçîðàñïðåäåëåíèÿ. Ñêîðîñòü îñàæäåíèÿ íèòðèäà êðåìíèÿ çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû è ðàñõîäà ñèëàíà è àììèàêà. Ôîòîëèòîãðàôèÿ. Ýëåêòðè÷åñêèå è ýêñïëóàòàöèîííûå õàðàêòåðèñòèêè èçãîòîâëÿåìûõ ìèêðîýëåêòðîííûõ ïðèáîðîâ íåðàçðûâíî ñâÿçàíû ñ ðàçìåðàìè ýëåìåíòîâ è èõ âçàèìíûì ðàñïîëîæåíèåì. Ôîòîëèòîãðàôèÿ ÿâëÿåòñÿ îñíîâíûì è ïðàêòè÷åñêè åäèíñòâåííûì ñïîñîáîì ïðåöèçèîííîé ëîêàëüíîé ìèêðîîáðàáîòêè, ïðèìåíÿåìûì äëÿ ïîëó÷åíèÿ íåîáõîäèìûõ ðàçìåðîâ è êîíôèãóðàöèé ýëåìåíòîâ ÈÌÑ (îò åäèíèö äî äåñÿòûõ äîëåé ìèêðîìåòðà). Ôîòîëèòîãðàôèÿ ñîñòîèò èç ñîâîêóïíîñòè öåëîãî ðÿäà ôèçè÷åñêèõ, ôîòîõèìè÷åñêèõ è õèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ è èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ñîçàíèÿ çàùèòíîãî ðåëüåôà (ìàñêè) íà ïîâåðõíîñòè ïîëóïðîâîäíèêîâîé ïëàñòèíû. Äëÿ ýòîãî ïðèìåíÿþò ñïåöèàëüíûé ñâåòî÷óâñòâèòåëüíûé ììàòåðèàë - ôîòîðåçèñò, îáëàäàþùèé óñòîé÷èâîñòüþ ê âîçäåéñòâèþ àãðåññèâíûõ ñðåäñòâ (êèñëîò, ùåëî÷åé) . Òîíêèé ñëîé ôîòîðåçèñòà íàíîñÿò íà ïîëóïðîâîäíèêîâóþ ïîäëîæêó è ïðîèçâîäÿò çàñâåòêó (ýêñïîíèðîâàíèå) ÷åðåç ñïåöèàëüíûé èíñòðóìåíò - ôîòîøàáëîí, èìåþùèé ïðîçðà÷íûå è íåïðîçðà÷íûå äëÿ èñïîëüçóåìîãî ñâåòà ó÷àñòêè, îïðåäåëÿþùèå òîïîëîãèþ ïðèáîðà. Ïîä äåéñòâèåì ñâåòà â ôîòîðåçèñòå ïðîòåêàþò ôîòîõèìè÷åñêèå ðåàêöèè, êîòîðûå â çàâèñèìîñòè îò òèïà èñïîëüçóåìîãî ôîòîðåçèñòà ïðèâîäÿò ê óñèëåíèþ èëè îñëàáëåíèþ åãî ðàñòâîðèìîñòè â îïðåäåëåííûõ õèìè÷åñêèõ ðàñòâîðàõ. Ìîñëå ïðîÿâëåíèÿ íà ïîâåðõíîñòè ïîäëîæêè îñòàåòñÿ çàùèòíûé ñëîé ôîòîðåçèñòà, ïîâòîðÿþùèé ïîçèòèâíîå èëè íåãàòèâíîå èçîáðàæåíèå ôîòîøàáëîíà. Ïîñëåäóþùåå èñïîëüçîâàíèå çàùèòíîãî ðåëüåôà â çàâèñèìîñòè îò òåõíîëîãè÷åñêîãî ýòàïà èçãîòîâëåíèÿ ïðèáîðà çàêëþ÷àåòñÿ â òðàâëåíèè ìàòåðèàëà ïîäëîæêè íà íåçàùèùåííûõ ôîòîðåçèñòîì ó÷àñòêàõ èëè íàíåñåíèå êàêîãî-ëèáî ìàòåðèàëà íà ýòè ó÷àñòêè. Òàê , ïðè ïðîâåäåíèè ôîòîëèòîãðàôèè ïî ñëîþ SiO₂ ïðè òðàâëå- íèè ïðîâîäÿò ñåëåêòèâíîå óäàëåíèå äèýëåêòðèêà íàä òåìè ó÷àñòêàìè ïîëóïðîâîäíèêà, ãäå äîëæíû áûòü ñîçäàíû äèôôóçèîííûå ñòðóêòóðû, à ïðè ôîòîëèòîãðàôèè ïî ñëîþ ìåòàëëà ôîðìèðóþò òîïîëîãèþ êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê, ìåæñîåäèíåíèé, ïàññèâíûõ ýëåìåíòîâ.

 ïðîöåññå èçãîòîâëåíèÿ ïðèáîðîâ îïåðàöèè ôîòîëèòîãðàôèè ìíîãîêðàòíî ïîâòîðÿþò (äî 10-12 ðàç â ñëîæíûõ ÈÌÑ). Ïðè ýòîì íà êàæäîì ýòàïå èçîáðàæåíèå èñïîëüçóåìîãî ôîòîøàáëîíà äîëæíî ñ âûñîêîé òî÷íîñòüþ ñîâìåùàòüñÿ ñ ðèñóíêîì íà ïîäëîæêå, ïîëó÷åííûì íà ïðåäûäóùèõ îïåðàöèÿõ ôîòîëèòîãðàôèè. Òàêèì îáðàçîì, ñîçäàåòñÿ ãåîìåòðèÿ ïëàíàðíîãî ïðèáîðà, åãî àêòèâíûõ îáëàñòåé, êîíòàêòîâ, ñîåäèíåíèé è ò. ä.

Äëÿ ïðîâåäåíèÿ ôîòîëèòîãðàôèè èñïîëüçóþò ìåõàíè÷åñêîå, îïòèêî-ìåõàíè÷åñêîå è õèìè÷åñêîå îáîðóäîâàíèå, ê êîòîðîìó ïðåäúÿâëÿþò ïîâûøåííûå òðåáîâàíèÿ.

Äèôôóçèÿ ïðèìåñè.

Öåëüþ ïðîâåäåíèÿ äèôôóçèè ÿâëÿåòñÿ âíåäðåíèå àòîìîâ ëåãèðóþùåãî ýëåìåíòà â êðèñòàëëè÷åñêóþ ðåøåòêó ïîëóïðîâîäíèêà äëÿ îáðàçîâàíèÿ ð-n-ïåðåõîäà íà ãëóáèíå X_ïåð.  ýòîì ñëó÷àå êîíöåíòðàöèÿ ââåäåííîé ïðèìåñè îêàçûâàåòñÿ ðàâ íîé êîíöåíòðàöèè èñõîäíîé ïðèìåñè N_èñõ â ïîëóïðîâîäíèêå. Ðàç ìåðû äèôôóçèîííîé îáëàñòè â ïëàíå îïðåäåëÿþòñÿ ðàçìåðàìè îêíà â ñëîå äèýëåêòðèêà, òàê êàê ñêîðîñòü äèôôóçèè ïðèìåñè â SiO₂ è Si₃N₄ íà íåñêîëüêî ïîðÿäêîâ íèæå, ÷åì â ïîëóïðîâîäíèêå.

Ðàçëè÷íûå ñïîñîáû äèôôóçèîííîãî ëåãèðîâàíèÿ ðàçëè÷àþòñÿ ôàçîâûì ñîñòîÿíèåì ëåãèðóþùåé ïðèìåñè (ãàçîîáðàçíîå, æèäêîå, òâåðäîå), ïîäâîäîì ïðèìåñè ê ïîäëîæêå è êîíñòðóêöèåé óñòàíîâîê.  áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ äèôôóçèþ ïðîâîäÿò â îêèñëèòåëüíîé àòìîñôåðå. Òåìïåðàòóðà äèôôóçèîííîãî ëåãèðîâàíèÿ êðåìíèÿ 1050- 1200°Ñ.

Äèôôóçèÿ â ïîëóïðîâîäíèê â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ ïðîèñõîäèò çà ñ÷åò ïåðåìåùåíèÿ äèôôóíäèðóþùèõ ÷àñòèö, ïî âàêàíòíûì óçëàì êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè. Êðîìå ýòîãî, âîçìîæíû ïðÿìîé îáìåí àòîìîâ ìåñòàìè â óçëàõ êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè è ïåðåìåùåíèå àòîìîâ ïî ìåæäîóçëèÿì.

 êà÷åñòâå ëåãèðóþùèõ ïðèìåñåé âûáèðàþò ýëåìåíòû, èìåþùèå äîñòàòî÷íî âûñîêóþ ñêîðîñòü äèôôóçèè è õîðîøóþ ðàñòâîðèìîñòü â ïîëóïðîâîäíèêå ïðè òåìïåðàòóðå äèôôóçèè. Äëÿ êðåìíèÿ â êà÷å ñòâå äèôôóçàíòîâ ÷àùå âñåãî èñïîëüçóþò ýëåìåíòû III è V ãðóïï òàáëèöû Ä. È. Ìåíäåëååâà. Îñíîâíîé äîíîðíîé ïðèìåñüþ ÿâëÿåòñÿ ôîñôîð, êîòîðûé ïî ñðàâíåíèþ ñ ÷àñòî ïðèìåíÿåìûìè ñóðüìîé è ìûøüÿêîì èìååò áîëåå âûñîêóþ ñêîðîñòü äèôôóçèè â êðåìíèé.

 êà÷åñòâå àêöåïòîðíûõ ïðèìåñåé èñïîëüçóþò àëþìèíèé, ãàëëèé, èíäèé è áîð. Áîð ïðèìåíÿþò íàèáîëåå ÷àñòî, ïîñêîëüêó îí îáëàäàåò íàèáîëåå âûñîêîé ïðåäåëüíîé ðàñòâîðèìîñòüþ.

Îäíèì èç ýôôåêòèâíûõ ñïîñîáîâ ñîçäàíèÿ ð-n-ïåðåâîäîâ ÿâëÿåòñÿ èîííîå ëåãèðîâàíèå. Èîíû ëåãèðóþùåãî âåùåñòâà, îáëàäàþùèå âûñîêîé ýíåðãèåé, íàïðàâëÿþòñÿ íà ïîâåðõíîñòü ïîëóïðîâîäíèêà è âíåäðÿþòñÿ â åãî êðèñòàëëè÷åñêóþ ðåøåòêó. Ïðè ýòîì èîíû âûçûâàþò êàñêàä ñìåùåíèé àòîìîâ ïîëóïðîâîäíèêà, ïðèâîäÿ ê îáðàçîâàíèþ àìîðôèçèðîâàííûõ îáëàñòåé, â êîòîðûõ êðèñòàëëè÷åñêàÿ ñòðóêòóðà ðåøåòêè íàðóøåíà.

Äëÿ ïîëó÷åíèÿ âûñîêîé êîíöåíòðàöèè àêòèâíûõ ïðèìåñåé (ïîìåùåíèÿ èõ â óçëû êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè) è âîññòàíîâëåíèÿ êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû ïîëóïðîâîäíèêà ïîñëå èîííîãî ëåãèðîâàíèÿ òðåáóåìñÿ îòæèã, êîòîðûé ïðîâîäÿò ïðè 400-700°Ñ. Âíåäðåííûå è ñìåùåííûå àòîìû ïðè ýòèõ òåìïåðàòóðàõ ïðèîáðåòàþò ïîäâèæíîñòü, äîñòàòî÷íóþ äëÿ ïåðåõîäà â âàêàíòíûå óçëû è óïîðÿäî÷åíèÿ ñòðóêòóðû.

Ïðîöåññ èîííîãî âíåäðåíèÿ õàðàêòåðèçóåòñÿ ýíåðãèåé èîíîâ, ïëîòíîñòüþ òîêà èîííîãî ïó÷êà, äîçîé îáëó÷åíèÿ. Èçìåíÿÿ ïàðà ìåòðû èîííîãî ïó÷êà, ìîæíî óïðàâëÿòü ïðîôèëåì ðàñïðåäåëåíèÿ êîíöåíòðàöèè âíåäðåííûõ èîíîâ è ñ âûñîêîé òî÷íîñòüþ èçìåíÿòü êîíöåíòðàöèþ ïðèìåñåé â ïîëóïðîâîäíèêå.

Ýïèòàêñèÿ.

Ýòî òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ âûðàùèâàíèÿ òîíêèõ ìîíîêðèñòàëëè÷åñêèõ ñëîåâ ïîëóïðîâîäíèêà íà ìîíîêðèñòàëëè÷åcêèx ïîäëîæêàõ. Ìàòåðèàë ïîäëîæêè â ïðîöåññå âûðàùèâàíèÿ èãðàåò ðîëü çàòðàâî÷íîãî êðèñòàëëà, à ïîëó÷àåìàÿ ïëåíêà ÿâëÿåòñÿ ïðîäîëæåíèåì åå ñòðóêòóðû. Õàðàêòåðíîé îñîáåííîñòüþ ýïèòàêñèè ÿâëÿåòñÿ âîçìîæíîñòü ôîðìèðîâàíèÿ ñëîåâ ñ çàäàííûìè ýëåêòðî-ôèçè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè è ãåîìåòðè÷åñêèìè ðàçìåðàìè. Òàê, åñëè â ïðîöåññå ýïèòàêñèàëüíîãî âûðàùèâàíèÿ íàðÿäó ñ àòîìàìè ïîëóïðîâîäíèêà â ðîñòå ïëåíêè ó÷àñòâóþò è àòîìû ëåãèðóþùåãî ýëåìåíòa, òî íà ãðàíèöå ðàçäåëà ïëåíêà - ïîäëîæêà ìîæíî ïîëó÷èòü p-n-ïåðåõîä èëè èçîòîïíûå ïåðåõîäû n + -n è ð + -ð. Òàêèì îáðàçîì, â òîíêèõ ñëîÿõ (2-10 ìêì) ýïèòàêñèàëüíî-ïëàíàðíûõ ñòðóêòóð ñîçäàþòñÿ ýëåìåíòû ÈÌÑ, à ïîäëîæêà òîëùèíîé 500 ìêì ÿâ ëÿåòñÿ íåñóùåé êîíñòðóêöèåé.

Ïðè ñîçäàíèè ïðèáîðîâ äèôôóçèîííûì ëåãèðîâàíèåì ÷èñëî äèôôóçèîííûõ ïðîöåññîâ ìîæåò áûòü îãðàíè÷åííî. Òàê, ïðè ïðîâåäåíèè òðåõ äèôôóçèîííûõ ïðîöåññîâ òðóäíî ïîëó÷èòü íóæíóþ êîíöåíòðàöèþ ïðèìåñè â íèæíåì ñëîå, â îñîáåííîñòè åñëè îí äîëæåí èìåòü âûñîêîå óäåëüíîå ñîïðîòèâëåíèå, ò. å. íèçêóþ êîíöåíòðàöèþ íîñèòåëåé.

Ãîðàçäî ëåã÷å ïîëó÷àòü ñëîè ñ òðåáóåìûì ðàñïðåäåëåíèåì ïðèìåñåé, åñëè îíè ââîäÿòñÿ â ïðîöåññå âûðàùèâàíèÿ ýïèòàêñèàëüíûõ ïëåíîê. Ðàâíîìåðíîå ðàñïðåäåëåíèå ïðèìåñåé, êîòîðîå íåîñóùåñòâèìî â äèôôóçèîííûõ ñëîÿõ, ëåãêî äîñòèãàåòñÿ ïðè ýïèòàêñèè. Ïðè ñîâìåñòíîì èñïîëüçîâàíèè ýïèòàêñèè è äèôôóçèè óëó÷øàþòñÿ ýêñïëóàòàöèîííûå õàðàêòåðèñòèêè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ.

Ïðîöåññ ýïèòàêñèàëüíîãî íàðàùèâàíèÿ ñëîåâ ïîëóïðîâîäíèêà çàêëþ÷àåòñÿ â îñàæäåíèè åãî àòîìîâ íà ïîäëîæêó, â ðåçóëüòàòå ÷åãî íà íåé âûðàñòàåò ñëîé, êðèñòàëëè÷åñêàÿ ñòðóêòóðà êîòîðîãî ïîäîáíà ñòðóêòóðå ïîäëîæêè. Ýïèòàêñèàëüíûé ñëîé îáëàäàåò òåìè æå ñòðóêòóðíûìè äåôåêòàìè, ÷òî è ïîäëîæêà, ïîýòîìó äëÿ ïîëó÷åíèÿ íàäåæíûõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ ïåðâîñòåïåííîå çíà÷åíèå èìåþò ÷èñòîòà è ñòðóêòóðíîå ñîâåðøåíñòâî ìàòåðèàëà ïîäëîæåê.

Íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå â ïðîèçâîäñòâå ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïðèáîðîâ ïîëó÷èëè ñïîñîáû ãàçîôàçíîé è æèäêîôàçíîé ýïèòàêñèè. Ñïîñîá ãàçîôàçíîé ýïèòàêñèè, ÿâëÿþùèéñÿ íàèáîëåå ïðîñòûì â óñëîâèÿõ ñåðèéíîãî è ìàññîâîãî ïðîèçâîäñòâà, èñïîëüçóåòñÿ äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ òîíêèõ ñëîåâ êðåìíèÿ è ñëîæíûõ ïîëóïðîâîäíèêîð òèïà À^IIIÂ^V, à æèäêîôàçíîé -â îñíîâíîì äëÿ ïîëó÷åíèÿ ýòàòàêñè- àëüíûõ ñëîåâ àðñåíèäà ãàëëèÿ è ãåòåðîñòðóêòóð íà åãî îñíîâå (íàï ðèìåð, GaAs-GaAlAs).

Ïðè ôîðìèðîâàíèè êðåìíèåâûõ ýïèòàêñèàëüíûõ ïëåíîê ñïîñî áîì ãàçîôàçíîé ýïèòàêñèè èñïîëüçóþò ðåàêöèè âîññòàíîâëåíèÿ òåòðàõëîðèäà (SiCl₄) èëè òðèõëîðñèëàíà (SiHCl₃) íàä êðåìíèåâûìè ïîäëîæêàìè. Ïàðîãàçîâàÿ ñìåñü ñîîòâåòñòâóþùåãî ñîñòàâà ïðîõî äèò íàä íàãðåòîé äî îïðåäåëåííîé òåìïåðàòóðû ïîäëîæêîé, îñàæäàÿñü íà íåé â âèäå ìîíîêðèñòàëëè÷åñêîãî ñëîÿ. Îáû÷íî òàêèå ïðîöåññû îñóùåñòâëÿþò â êâàðöåâûõ ðåàêòîðàõ. Ïðè âîññòàíîâëå íèè òåòðàõëîðèäà â êà÷åñòâå ãàçà-íîñèòåëÿ èñïîëüçóþò âîäîðîä. Ïðè ýòîì ïðîèñõîäèò ñëåäóþùàÿ ðåàêöèÿ:

SiCI₄+2H₂ 4HCI+Si

Äëÿ êà÷åñòâåííîãî ïðîâåäåíèÿ ïðîöåññà îñàæäåíèÿ òåìïåðàòóðà ïîäëîæåê äîëæíà áûòü 1100-1300°Ñ. Ïðè ïîëó÷åíèè ýïèòàêñèàëüíûõ ñëîåâ ñ çàäàííûìè ñâîéñòâàìè â ñîñòàâ ïàðîãàçîâîÿ ñìåñè ââîäÿò ëåãèðóþùóþ äîáàâêó.

Ïðè ôîðìèðîâàíèè ýïèòàêñèàëüíûõ ïëåíîê àðñåíèäà ãàëëèÿ ñïîñîáîì æèäêîôàçíîé ýïèòàêñèè ñíà÷àëà ïîëó÷àþò ðàñïëàâ ïîëó ïðîâîäíèêîâîãî ìàòåðèàëà ñ ñîîòâåòñòâóþùèìè ëåãèðóþùèìè äîáàâêàìè, à çàòåì ïîäëîæêó ïîäâîäÿò ê ïîâåðõíîñòè ðàñòâîðà-ðàñïëàâà. Ïîñëå óñòàíîâëåíèÿ òåïëîâîãî ðàâíîâåñèÿ ìåæäó íèìè èõ îõëàæäàþò ïî ñîîòâåòñòâóþùåìó çàêîíó äëÿ ýïèòàêñèàëüíîãî îñàæäåíèÿ ïëåíêè íà ïîäëîæêó.

Ìåòàëëèçàöèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ñòðóêòóð.

Ýòîò ñïîñîá èñ ïîëüçóåòñÿ äëÿ ôîðìèðîâàíèÿ ìåæñîåäèíåíèé â ÈÌÑ, ñîçäàíèÿ êîíòàêòíûõ ïëîùàäîê è ñîñòîèò èç äâóõ ýòàïîâ - ìåòàëëèçàöèè è ôîòîëèòîãðàôèè ïî ìåòàëëè÷åñêîé ïëåíêå. Íàíåñåíèå ìåòàëëèçàöèè â ïëàíàðíîé òåõíîëîãèè îñóùåñòâëÿåòñÿ ëèáî òåðìè÷åñêèì èñïàðåíèåì, ëèáî êàòîäíûì ðàñïûëåíèåì.

Ïðè âàêóóìíîì òåðìè÷åñêîì èñïàðååíèè ìåòàëë íàãðåâàþò ýëåêòðè÷åñêèì òîêîì èëè áîìáàðäèðóþò åãî ýëåêòðîííîííûì ëó÷îì. Ïåðåíîñ ïîòîêà èñïàðÿåìûõ ÷àñòèö â ïðîñòðàíñòâå èñòî÷íèê - ïîäëîæêà çàâèñèò îò ñòåïåíè âàêóóìà è îïðåäåëÿåòñÿ äëèíîé ñâîáîäíîãî ïðîáåãà ìîëåêóë. Ïðè ñîóäàðåíèè àòîìîâ èñïàðÿåìîãî âåùåñòâà ñ ïîâåðõíîñòüþ ïîäëîæêè ïðîèñõîäèò êîíäåíñàöèÿ - ïðîöåññ ïåðåõîäà âåùåñòâà èç ãàçîîáðàçíîé â òâåðäóþ èëè æèäêóþ.

Êà÷åñòâî íàïûëåííûõ ïëåíîê çàâèñèò îò ñòåïåíè î÷èñòêè, òåìïåðàòóðû ïîäëîæêè, à òàêæå îò ñêîðîñòè èñïàðåíèÿ, âàêóóìà, ãåîìåòðèè ñèñòåìû è äð.

Êàòîäíîå ðàñïûëåíèå öåëåñîîáðàçíî ïðèìåíÿòü äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïëåíîê òóãîïëàâêèõ ìåòàëëîâ (ñ âûñîêîé òåìïåðàòóðîé èñïàðåíèÿ) -òèòàíà, âîëüôðàìà, ìîëèáäåíà. Äëÿ ýòîãî â âàêóóìíóþ êàìåðó íàïóñêàþò ïðè íåáîëüøîì äàâëåíèè ( 1,0 Ïà ) ãàç è, ïîäàâàÿ ïîñòîÿííîå èëè ïåðåìåííîå íàïðÿæåíèå 3-5 êÂ, ìåæäó ýëåê òðîäàìè çàæèãàþò òëåþùèé ðàçðÿä. Îáðàçîâàâøèåñÿ ïðè ýòîì ïîëîæèòåëüíûå èîíû ãàçà óñêîðÿþòñÿ ïî íàïðàâëåíèþ ê êàòîäó, âûïîëíåííîìó èç ðàñïûëÿåìîãî ìàòåðèàëà, è áîìáàðäèðóþò åãî. Àòîìû ðàñïûëÿåìîãî êàòîäà îñàæäàþòñÿ íà ïîëóïðîâîäíèêîâóþ ïîäëîæêó è îáðàçóþò ñïëîøíóþ ìåòàëëè÷åñêóþ ïëåíêó.

Ôîòîëèòîãðàôèåé ïî ìåòàëëè÷åñêîé ïëåíêå ôîðìèðóþò òðåáóåìóþ êîíôèãóðàöèþ ïðîâîäíèêîâ ìåæñîåäèíåíèé è êîíòàêòíûå ïëîùàäêè äëÿ ïðèñîåäèíåíèÿ ñõåìû ê âíåøíèì âûâîäàì êîðïóñà .

Ïîñëå îêîí÷àíèÿ ãðóïïîâîé îáðàáîòêè ïëàñòèíû ñî ñôîðìèðîâàííûìè ñòðóêòóðàìè ïîñòóïàþò íà ñáîðêó ïðèáîðîâ (èíäèâèäóàëüíàÿ îáðàáîòêà).

Ñáîðêà.

 ïðîöåññå ñáîðêè ðàçäåëÿþò ïëàñòèíû íà îòäåëüíûå êðèñòàëëû, ìîíòèðóþò êðèñòàëë â êîðïóñ, ïðèñîåäèíÿþò ýëåêòðè÷åñêèå âûâîäû ê êîíòàêòíûì ïëîùàäêàì êðèñòàëëà è âûâîäàì êîðïóñà è ãåðìåòèçèðóþò êîðïóñ.

×òîáû ãàðàíòèðîâàòü íàäåæíóþ ðàáîòó èçãîòîâëåííûõ ïðèáîðîâ, èõ ïîäâåðãàþò èñïûòàíèÿì, êîòîðûå ïðîâîäÿò ñîãëàñíî òåõíè ÷åñêèì óñëîâèÿì íà êàæäûé òèï ïðèáîðà. Èñïûòàíèÿ âêëþ÷àþò êîìïëåêñ îïåðàöèé: èçìåðåíèå ýëåêòðè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ è êëàññèôèêàöèþ ïðèáîðîâ, îïðåäåëåíèå ìåõàíè÷åñêîé è êëèìàòè÷åñêîé ñòîéêîñòè ïðèáîðîâ, ïðîâåðêó èõ ãåðìåòè÷íîñòè è îïðåäåëåíèå ãàðàíòèéíîãî ñðîêà ñëóæáû.

Êðîìå òîãî, â ïðîöåññå èçãîòîâëåíèÿ ïðèáîðîâ ïîñòîÿííî ïðîâîäèòñÿ ìåæîïåðàöèîííûé êîíòðîëü, ïîçâîëÿþùèé ñëåäèòü çà ñòà áèëüíîñòüþ òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà. Ïðè íåîáõîäèìîñòè êîððåê òèðóþò ðåæèìû îáðàáîòêè (òåìïåðàòóðó, êîíöåíòðàöèþ, âðåìÿ). Ïî äàííûì ìåæîïåðàöèîííîãî êîíòðîëÿ ïàðòèÿ ïëàñòèí ìîæåò îêàçàòüñÿ çàáðàêîâàííîé è ñíÿòîé ñ äàëüíåéøåé îáðàáîòêè.

Äàæå ïðè íîðìàëüíîì ïðîòåêàíèè ïðîöåññà ÷àñòü êðèñòàëëîâ ãðóïïîâîé ïëàñòèíû îêàçûâàåòñÿ äåôåêòíîé (èç-çà ïðîêîëîâ â çà ùèòíûõ ìàñêàõ, ëîêàëüíûõ çàãðÿçíåíèÿõ è ïð.). Ýòè êðèñòàëëû îáíàðóæèâàþòñÿ ëèøü íà çàâåðøàþùåì ýòàïå ãðóïïîâîé îáðàáîòêè - ïîñëå ïîëó÷åíèÿ ìåæñîåäèíåíèé è ïåðèôåðèéíûõ êîíòàêòîâ, êîãäà îñóùåñòâëÿåòñÿ êîíòðîëü ïðèáîðà íà ïðàâèëüíîñòü ôóíêöèîíèðîâàíèÿ.  äàëüíåéøåì ýòè êðèñòàëëû îòáðàêîâûâàþòñÿ è íå ïîñòóïàþò íà ñáîðî÷íûå ëèíèè. § 3. Îáùèå ñâåäåíèÿ îá èçãîòîâëåíèè ïîäëîæåê

Äëÿ ïîëó÷åíèÿ êà÷åñòâåííûõ ïðèáîðîâ è èàòåãðàëüíõ ñõåì íåîáõîäèìû îäíîðîäíûå ïëàñòèíû ñ ïîâåðõíîñòüþ, ñâîáîäíîé îò äåôåêòîâ è çàãðÿçíåíèé. Ïðèïîâåðõíîñòíûå ñëîè ïëàñòèí íå äîëæíû èìåòü íàðóøåíèé êðèñòàëëè÷åñêîé ñòðóêòóðû. Î÷åíüà æåñòêèå òðåáîâàíèÿ ïðåäúÿâëÿþò ê ãåîìåòðè÷åñêèì õàðàêòåðèñòèêàì ïëàñòèí, îñîáåííî ê èõ ïëîñêîñòíîñòè. Ïëîñêîñòêîñòü ïîâåðõíîñòè èìååò îïðåäåëÿþùåå çíà÷åíèå ïðè ôîðìèðîâàíèè ñòðóêòóð ïðèáîðîâ ìåòîäàìè îïòè÷åñêîé ëèòîãðàôèè. Âàæíû è òàêèå ãåîìåòðè÷åñêèå ïàðàìåòðû ïëàñòèíà êàê ïðîãèá, íåïàðàëëåëüíîñòü ñòîðîí è äîïóñê ïî òîëùèíå.

Äëÿ îáåñïå÷èÿ òðåáóåìûõ ïàðàìåòðîâ ðàçðàáîòàíû ðàçëè÷íûå òåõíîëîãè÷åñêèå âàðèàíòû èçãîòîâëåíèÿ ïëàñòèí.  çàâèñèìîñòè îò õàðàêòåðèñòèê îáðàáàòûâàåìîãî ìàòåðèàëà âàðèàíòû èçãîòîâëåíèÿí èìåþò ñâîè îñîáåííîñòè, íî, êàê ïðàâèëî, ñîñòîÿò ÿò èç îäíèõ è òåõ æå áàçîâûõ îïåðàöèé, ïðèìåíÿåìûõ â ðàçëè÷íûõ ñî÷åòàíàíèÿõ. Ê áàçîâûì îïåðàöèÿì îòíîñÿò ïðåäâàðèòåëüíóþ ïîäãîòîâêó ðàçäåëåíèå åãî íà ïëàñòèíû, øëèôîâàíèå ïëàñòèíû, ñâîáîäíûì èëè ñâÿçàííûì àáðàçèâîì, ôîðìèðîâàíèå ôàñîê, õèì÷åñêîå òðàâëåíèå ïëàñòèí, èõ ïîëèðîâàíèå è î÷èñòêó.

Ïðåäâàðèòåëüíàÿ ïîäãîòîâêà ñëèòêà çàêëþ÷àåòñÿ â êàëèáðîâêå åãî íàðóæíîãî äèàìåòðà äî çàäàííîãî ðàçìåðà, ñòðàâëèâàíèè íàðóøåííîãî ñëîÿ, èçãîòîâëåíèè áàçîâûõ è äîïîëíèòåëüíûõ ñðåçîâ, ïîäãîòîâêå òîðöîâûõ ïîâåðõíîñòåé ñ çàäàííîé êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé îðèåíòàöèåé. Çàòåì ðàçäåëÿþò ñëèòîê íà ïëàñòèíû îïðåäåëííîé òîëùèíû. Öåëüþ ïîñëåäóþùåãî øëèôîâàíèÿ ÿâëÿ åòñÿ âûðàâíèâàíèå ïîâåðõíîñòè îòðåçàííûõ ïëàñòèí, óìåíüøåíèå ðàçáðîñà èõ òîëùèí, ôîðìèðîâàíèå îäíîðîäíîé ïîâåðõíîñòè. Ôàñêè ñ îñòðûõ êðîìîê ïëàñòèí ñíèìàþò äëÿ òîãî, ÷òîáû óäàëèòü ñêîëû, îáðàçóþùèåñÿ ïðè ðåçêå è øëèôîâàíèè. Êðîìå òîãî, îñòðûå êðîìêè ïëàñòèí ÿâëÿþòñÿ êîíöåíòðàòîðàìè íàïðÿæåíèé è ïîòåíöèàëüíûìè èñòî÷íèêàìè ñòðóêòóðíûõ äåôåêòîâ, êîòîðûå ìîãóò âîçíèêíóòü ïðè ïåðåêëàäûâàíèè ïëàñòèí è ïðåæäå âñåãî ïðè òåðìè÷åñêèõ îáðàáîòêàõ (îêèñëåíèè, äèôôóçèè, ýïèòàêñèè).

Õèìè÷åñêèì òðàâëåíèåì óäàëÿþò íàðóøåííûå ïðèïîâåðõíîñòíûå ñëîè, ïîñëå ÷åãî ïîëèðóþò îáå ñòîðîíû ïëàñòèí èëè òó ñòîðîíó, êîòîðàÿ ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ñòðóêòóð ïðèáîðîâ. Ïîñëå ïîëèðîâàíèÿ ïëàñòèíû î÷èùàþò îò çàãðÿçíåíèé, êîíòðîëèðóþò è óïàêîâûâàþò.

Ïðè èçãîòîâëåíèè ïðèáîðîâ ñïîñîáàìè íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííîé ïëàíàðíîé òåõíîëîãèè è åå ðàçíîâèäíîñòåé èñïîëüçóþò òîëüêî îäíó, òàê íàçûâàåìóþ ðàáî÷óþ ñòîðîíó ïëàñòèíû. Ó÷èòûâàÿ çíà÷èòåëüíóþ òðóäîåìêîñòü è âûñîêóþ ñòîèìîñòü îïåðàöèé ïî ïîäãîòîâêå âûñîêîêà÷åñòâåííûõ ïëàñòèí ñ áåçäåôåêòíîé ïîâåðõíîñòüþ, íåêîòîðûå âàðèàíòû èçãîòîâëåíèÿ ïëàñòèí ïðåäóñìàòðèâàþò íåñèììåòðè÷íóþ, ò. å. íåîäèíàêîâóþ, îáðàáîòêó èõ ñòîðîí. Íà íåðàáî÷åé ñòîðîíå ïëàñòèíû îñòàâëÿþò ñòðóêòóðíîäåôîðìèðîâàííûé ñëîé òîëùèíîé 5-10 ìêì, êîòîðûé îáëàäàåò ñâîéñòâàìè ãåòòåðà, ò. å. ñïîñîáíîñòüþ ïîãëîùàòü ïàðû è ãàçû èç êîðïóñà ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ïðèáîðà ïîñëå åãî ãåðìåòèçàöèè çà ñ÷åò î÷åíü ðàçâèòîé ïîâåðõíîñòè.

Äèñëîêàöèîííàÿ ñòðóêòóðà ñëîÿ, îáðàùåííàÿ ê ðàáî÷åé ïî âåðõíîñòè ïëàñòèíû, îáëàäàåò ñïîñîáíîñòüþ ïðèòÿãèâàòü è óäåðæèâàòü ñòðóêòóðíûå äåôåêòû èç îáúåìà ïîëóïðîâîäíèêîâîãî êðèñòàëëà, ÷òî çíà÷èòåëüíî ïîâûøàåò íàäåæíîñòü è óëó÷øàåò ýëåêòðî-ôèçè÷åñêèå ïàðàìåòðû ïðèáîðîâ. Îäíàêî íåñèììåòðè÷íàÿ îáðàáîòêà ñòîðîí ïëàñòèí ñîçäàåò îïàñíîñòü èõ èçãèáà. Ïîýòîìó ãëóáèíó íàðóøåíèé íà íåðàáî÷åé ñòîðîíå ñëåäóåò ñòðîãî êîíòðîëèðîâàòü.

Èñïîëüçîâàíèå â ïîëóïðîâîäíèêîâîì ïðîèçâîäñòâå ïëàñòèí ñòàíäàðòèçîâàííûõ ðàçìåðîâ ïîçâîëÿåò óíèôèöèðîâàòü îáîðóäîâàíèå è îñíàñòêó íà âñåõ îïåðàöèÿõ, íà÷èíàÿ îò èõ ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêè è çàêàí÷èâàÿ êîíòðîëåì ïàðàìåòðîâ ãîòîâûõ ñòðóêòóð.  îòå÷åñòâåííîé è çàðóáåæíîé ïðîìûøëåííîñòè íàøëè ïðèìåíåíèå ïëàñòèíû äèàìåòðîì 40, 60, 76, 100, 125, 150 è 200 ìì. Äëÿ ïîëó÷åíèÿ ïëàñòèíû çàäàííîãî äèàìåòðà îñóùåñòâëÿþò êàëèáðîâêó âûðàùåííîãî ïðîâîäíèêîâîãî ìîíîêðèñòàëëè÷åñêîãî ñëèòêà.

Ðèñ. 5 Êàëèáðîâêà ñëèòêà êðóãëûì øëèôîâàíèåì: à,á - ïåðåôåðèåé è òîðöîì êðóãà,1 - ñèòîê, 2 -øëèôîâàëüíûé êðóã § 4. Êàëèáðîâêà ñëèòêîâ

Êàê ïðàâèëî, êàëèáðîâêó ïðîèçâîäÿò ñïîñîáîì íàðóæíîãî êðóãëîãî øëèôîâàíèÿ àëìàçíûìè êðóãàìè íà ìåòàëëè÷åñêîé ñâÿçêå (ðèñ. 5). Ïðè ýòîì èñïîëüçóþò êàê óíèâåðñàëüíûå êðóãëîøëèôîâàëüíûå ñòàíêè (ðèñ. 5, à), òàê è ñïåöèàëèçèðîâàííûå ñòàíêè (ðèñ. 5, á), ïîçâîëÿþùèå ïðîèçâîäèòü êàëèáðîâêó ñ ìàëûìè ðàäèàëüíûìè ñèëàìè ðåçàíèÿ. Åñëè ïðè êàëèáðîâêå êðåìíèåâîãî ñëèòêà íà óíèâåðñàëüíîì êðóãëîøëèôîâàëüíîì ñòàíêå ãëóáèíà íàðóøåííîãî ñëîÿ äîñòèãàåò 150-250 ìêì, òî ïðèìåíåíèå ñïåöèàëèçèðîâàííûõ ñòàíêîâ îáåñïå÷èâàåò ñíèæåíèå ãëóáèíû íàðóøåííîãî ñëîÿ äî 50-80 ìêì. Êàëèáðîâêó ÷àùå âñåãî ïðîâîäÿò â íåñêîëüêî ïðîõîäîâ. Ñíà÷àëà çà ïåðâûå ÷åðíîâûå ïðîõîäû ñíèìàþò îñíîâíîé ïðèïóñê àëìàçíûìè êðóãàìè çåðíèñòîñòüþ 160-250 ìêì, çàòåì îñóùåñòâëÿþò ÷èñòîâóþ îáðàáîòêó àëìàçíûìè êðóãàìè çåðíèñòîñòüþ 40-63 ìêì.

Ðèñ. 6. Ïðèìåðû âçàèìíîãî ðàñïîëîæåíèÿ áàçîâûõ è âñïîìîãàòåëüíûõ ñðåçîâ

íà ïëàñòèíàõ êðåìíèÿ:

à-ÊÄÁ 10 (Ill), á-ÊÝÔ 4,5 (100); â-ÊÝÔ 4.5 (Ill). à-ÊÄÁ 10 (100). Ä-ÊÝÔ 7,5 (111). å-ÊÝÔ (ÍÈ, àñ-ÊÝÔ 0,5 (Ill), ç-ÊÝÔ 0.2 (111). í-ÊÝÔ 2 (Ill), ê-ÊÝÑ 0,01 (111)

Ïîñëå êàëèáðîâêè Öèëèíäðè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè íà ñëèòêå âûïîëíÿþò áàçîâûé è äîïîëíèòåëüíûå (ìàðêèðîâî÷íûå) ñðåçû. Áàçîâûé ñðåç äåëàþò äëÿ îðèåíòàöèè è áàçèðîâàíèÿ ïëàñòèí íà îïåðàöèÿõ ôîòîëèòîãðàôèè. Äîïîëíèòåëüíûå ñðåçû ïðåäíàçíà÷åíû äëÿ îáîçíà÷åíèÿ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé îðèåíòàöèè ïëàñòèí è òèïà ïðîâîäèìîñòè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ìàòåðèàëîâ. Ïðèìåðû ðàñïîëîæåíèÿ áàçîâûõ è äîïîëíèòåëüíûõ ñðåçîâ ïîêàçàíû íà ðèñ. 6, à - ê. Øèðèíû áàçîâîãî è äîïîëíèòåëüíûõ ñðåçîâ ðåãëàìåíòèðîâàíû è çàâèñÿò îò äèàìåòðà ñëèòêà. Áàçîâûé è äîïîëíèòåëüíûå ñðåçû èçãîòîâëÿþò øëèôîâàíèåì íà ïëîñêîøëèôîâàëüíûõ ñòàíêàõ ÷àøå÷íûìè àëìàçíûìè êðóãàìè ïî ÃÎÑÒ 16172-80 èëè êðóãàìè ïðÿìîãî ïðîôèëÿ ïî ÃÎÑÒ 16167-80. Çåðíèñòîñòü àëìàçíîãî ïîðîøêà â êðóãàõ âûáèðàþò â ïðåäåëàõ 40/28-63/50 ìêì. Îäèí èëè íåñêîëüêî ñëèòêîâ çàêðåïëÿþò â ñïåöèàëüíîì ïðèñïîñîáëåíèè,îðèåíòèðóÿ íåîáõîäèìóþ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêóþ ïëîñêîñòü ïàðàëëåëüíî ïîâåðõíîñòè ñòîëà ñòàíêà.  çîíó îáðàáîòêè ïîäàþò ñìàçî÷íî-îõëàæäàþùóþ æèäêîñòü (íàïðèìåð, âîäó).

Ñðåçû ìîæíî òàêæå èçãîòîâëÿòü íà ïëîñêîäîâîäî÷íûõ ñòàíêàõ ñ ïðèìåíåíèåì àáðàçèâíûõ ñóñïåíçèé íà îñíîâå .ïîðîøêîâ êàðáèäà êðåìíèÿ èëè êàðáèäà áîðà ñ ðàçìåðîì çåðåí 20-40 ìêì. Øëèôîâàíèå ñâîáîäíûì àáðàçèâîì ïîçâîëÿåò óìåíüøèòü ãëóáèíó íàðóøåííîãî ñëîÿ, íî ïðè ýòîì ñíèæàåòñÿ ñêîðîñòü îáðàáîòêè. Ïîýòîìó íàèáîëåå øèðîêî â ïðîìûøëåííîñòè ðàñïðîñòðàíåíî øëèôîâàíèå öèëèíäðè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè è ñðåçîâ àëìàçíûìè êðóãàìè.

Ïîñëå øëèôîâàíèÿ ñëèòîê òðàâÿò â ïîëèðóþùåé ñìåñè àçîòíîé, ïëàâèêîâîé è óêñóñíîé êèñëîò, óäàëÿÿ íàðóøåííûé ñëîé. Îáû÷íî ñòðàâëèâàþò ñëîé òîëùèíîé 0,2-1,0 ìì. Ïîñëå êàëèáðîâêè è òðàâëåíèÿ äîïóñê íà äèàìåòð ñëèòêà ñîñòàâëÿåò 0,5 ìì. Íàïðèìåð, ñëèòîê ñ íîìèíàëüíûì (çàäàííûì) äèàìåòðîì 60 ìì ìîæåò èìåòü ôàêòè÷åñêèé äèàìåòð 59,5-60,5 ìì.

§ 5. Ðàçäåëåíèå ïîëóïðîâîäнèêîâûõ ñëèòêîâ íà ïëàñòèíû

Ïðîìûøëåííîå ïîëó÷åíèå ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ìîíîêðèñòàëëîâ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âûðàùèâàíèå áëèçêèõ ê öèëèíäðè÷åñêîé ôîðìå ñëèòêîâ, êîòîðûå íåîáõîäèìî ðàçäåëèòü íà çàãîòîâêè-ïëàñòèíû. Èç ìíîãî÷èñëåííûõ ñïîñîáîâ ðàçäåëåíèÿ ñëèòêîâ íà ïëàñòèíû (ðåçêà àëìàçíûìè êðóãàìè ñ âíóòðåííåé èëè íàðóæíîé ðåæóùåé êðîìêîé, ýëåêòðîõèìè÷åñêàÿ, ëàçåðíûì ëó÷îì, õèìè÷åñêèì òðàâëåíèåì, íàáîðîì ïîëîòåí èëè ïðîâîëîêîé, áåñêîíå÷íîé ëåíòîé è äð.) â íàñòîÿùåå âðåìÿ íàèáîëüøåå ïðèìåíåíèå íàøëè ðåçêà àëìàçíûìè êðóãàìè ñ âíóòðåííåé ðåæóùåé êðîìêîé, íàáîðîì ïîëîòåí è áåñêîíå÷íîé ëåíòîé.

À ë ì à ç í û é ê ð ó ã ñ â í ó ò ð å í í å é ð å æ ó ù å é ê ð î ì ê î é.

(AÊÂP) îáåñïå÷èâàåò ðàçäåëåíèå ñëèòêîâ äîñòàòî÷íî áîëüøîãî äèàìåòðà (äî 200 ìì) ñ âûñîêîé ïðîèçâîäèòåëüíîñòüþ, òî÷íîñòüþ è ìàëûìè ïîòåðÿìè äîðîãîñòîÿùèõ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ìàòåðèàëîâ. Êðóã ÀÊÂÐ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ìåòàëëè÷åñêèé êîëüöåîáðàçíûé êîðïóñ òîëùèíîé 0,05-0,2 ìì, íà âíóòðåííåé êðîìêå êîòîðîãî çàêðåïëåíû àëìàçíûå çåðíà, îñóùåñòâëÿþùèå ðåçàíèå. Êîðïóñ èçãîòîâëÿþò èç âûñîêîêà÷åñòâåííûõ êîððîçèîííî-ñòîéêèõ õðîìîíèêåëåâûõ ñòàëåé ñ óïðî÷íÿþùèìè ëåãèðóþùèìè äîáàâêàìè.  îòå÷åñòâåííîé ïðîìûøëåííîñòè äëÿ êîðïóñîâ èñïîëüçóþò ñòàëü ìàðêè 12Õ18Í10Ò.

Ôîðìîîáðàçîâàíèå ëåíòû ïðîèçâîäÿò ñïîñîáîì õîëîäíîé ïðîêàòêè, â ðåçóëüòàòå ÷åãî äîñòèãàåòñÿ ïðî÷íîñòü íà ðàçðûâ äî 1760-1960 ÌÏà. Íåäîñòàòêîì õîëîäíîé ïðîêàòêè ÿâëÿåòñÿ âîçíèêíîâåíèå ó ëåíòû àíèçîòðîïèè ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ, ÷òî îáúÿñíÿåòñÿ äåôîðìàöèåé è íàïðàâëåííîé îðèåíòàöèåé çåðåí, îáðàçóþùèõ ñòðóêòóðó ñòàëè. Àíèçîòðîïèÿ òåêó÷åñòè ëåíòû â íàïðàâëåíèè ïðîêàòêè è â íàïðàâëåíèè, ïåðïåíäèêóëÿðíîì åé, ïðåïÿòñòâóåò ðàâíîìåðíîìó íàòÿæåíèþ êîðïóñà êðóãà. Óìåíüøèòü àíèçîòðîïèþ ìîæíî ñîâåðøåíñòâîâàíèåì èñõîäíîé ñòðóêòóðû ñòàëè äî ïðîêàòêè è ïðèìåíåíèåì òåðìîîáðàáîòêè.

Àëìàçîñîäåðæàùèé ðåæóùèé ñëîé íà âíóòðåííåé êðîìêå êîðïóñà ôîðìèðóþò ãàëüâàíîñòåãèåé.  ýëåêòðîëîòè÷åñêóþ âàííó ïîñåùàþò êîðïóñà, çàùèùåííûå èçîëÿòîðàìè ïî âñåé ïîâåðõíîñòè, èñêëþ÷àÿ âíóòðåííþþ êðîìêó. Âàííó çàïîëíÿþò ýëåêòðîëèòîì è çàñûïàþò â íåå àëìàçíûé ïîðîøîê òðåáóåìîé çåðíèñòîñòè. Ïðè ïðîïóñêàíèè ïîñòîÿííîãî ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà ìåæäó àíîäîì è êîðïóñàìè íà âíóòðåííåé êðîìêå îñàæäàåòñÿ ìåòàëëè÷åñêèé ñëîé, çàõâàòûâàþùèé è ïðèêðåïëÿþùèé ê êîðïóñó àëìàçíûå çåðíà. îñàæäàåìûé ìåòàëëè÷åñêèé ñëîé íàçûâàåòñÿ ñâÿçêîé. ×àùå âñåãî ýòî íèêåëü èëè êîáàëüò. Òîëùèíà ðåæóùåé êðîìêè â äâà-òðè ðàçà áîëüøå òîëùèíû êîðïóñà.

Ðàçìåð àëìàçíûõ çåðåí, çàêðåïëåííûõ íà âíóòðåííåé êðîìêå, âûáèðàþò â çàâèñèìîñòè îò ôèçèêî-ìåõàíè÷åñêèõ ñâîéñòâ ðàçðåçàåìîãî ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ìàòåðèàëà (òàåðäîñòè, õðóïêîñòè, ñïîñîáíîñòè ê àäãåçèè, ò. å. ïðèëèïàíèþ ê ðåæóùåé êðîìêå). Êàê ïðàâèëî, äëÿ ðåçêè êðåìíèÿ öåëåñîîáðàçíî èñïîëüçîâàòü àëìàçíûå çåðíà ñ ðàçìåðîì îñíîâíîé ôðàêöèè 40-60 ìêì. Çåðíà äîëæíû áûòü äîñòàòî÷íî ïðî÷íûìè è èìåòü ôîðìó, áëèçêóþ ôîðìå ïðàâèëüíûõ êðèñòàëëîâ. Ãåðìàíèé è ñðàâíèòåëüíî ìÿãêèå ïîëóïðîâîäíèêîâûå ñîåäèíåíèÿ òèïà À3Â5 (àðñåíèä ãàëëèÿ, àðñåíèä èíäèÿ,àíòèìîíèä èíäèÿ, ôîñôèä ãàëëèÿ è äð.) öåëåñîîáðàçíî ðåçàòü àëìàçàìè, ðàçìåð çåðåí îñíîâíîé ôðàêöèè êîòîðûõ 28-40 ìêì. Òðåáîâàíèÿ ê ïðî÷íîñòè ýòèõ çåðåí íå ñòîëü âûñîêè, êàê ïðè ðåçêå êðåìíèÿ. Ìîíîêðèñòàëëû ñàïôèðà, êîðóíäà, êâàðöà, áîëüøèíñòâà ãðàíàòîâ ðàçäåëÿþò âûñîêîïðî÷íûìè êðèñòàëëè÷åñêèìè àëìàçàìè ðàçìåð çåðåí îñíîâíîé ôðàêöèè êîòîðûõ 80-125 ìêì.

 ñâÿçè ñ òåì ÷òî äèàìåòðû ñëèòêîâ è ìåõàíè÷åñêèå ñâîéñòâà ðàçðåçàåìûõ ìàòåðèàëîâ ðàçíîîáðàçíû, èñïîëüçóþò êðóãè ÀÊÂÐ ðàçëè÷íûõ òèïîðàçìåðîâ. Õàðàêòåðèñòèêè íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûõ èç íèõ ïðèâåäåíû â òàáë-Ç.

Ñõåìó ðåçêè ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ñëèòêà êðóãîì ÀÊ.ÂÐ ïîêàçàíà íà ðèñ. 22. Êðóã 1 ðàñòÿãèâàþò è çàêðåïëÿþò íà áàðàáàíå 2, êîòîðûé ïðèâîäÿò âî âðàùåíèå âîêðóã ñâîåé îñè. Ñëèòîê 3 ââîäÿò âî âíóòðåííåå îòâåðñòèå êðóãà ÀÊÂÐ íà ðàññòîÿíèå, ðàâíîå ñóììå çàäàííîé òîëùèíû ïëàñòèíû è øèðèíû ïðîïèëà. Ïîñëå ýòîãî ïðîèçâîäÿò ïðÿìîëèíåéíîå ïåðåìåùåíèå ñëèòêà îòíîñèòåëüíî âðàùàþùåãîñÿ êðóãà â ðåçóëüòàòå ÷åãî îòðåçàåòñÿ ïëàñòèíà.

Îòðåçàííàÿ ïëàñòèíà ìîæåò ïàäàòü â ñáîðíûé ëîòîê èëè æå óäåðæèâàòüñÿ ïîñëå ïîëíîãî ïðîðåçàíèÿ ñëèòêà íà îïðàâêå 4 êëåÿùåé ìàñòèêîé 5. Ïîñëå ñêâîçíîãî ïðîðåçàíèÿ ñëèòêà åãî îòâîäÿò â èñõîäíîå ïîëîæåíèå è êðóã âûõîäèò èç îáðàçîâàííîé ïðîðåçè. Çàòåì ñëèòîê ñíîâà ïåðåìåùàþò íà çàäàííûé øàã âî âíóòðåííåå îòâåðñòèå êðóãà è ïîâòîðÿþò öèêë îòðåçàíèÿ ïëàñòèíû.

Îáÿçàòåëüíûì óñëîâèåì êà÷åñòâåííîãî ðàçäåëåíèÿ ñëèòêà íà ïëàñòèíû ÿâëÿåòñÿ ïðàâèëüíàÿ óñòàíîâêà è çàêðåïëåíèå êðóãà

Ò à á ë è ö. à 1. Îñíîâíûå òåõíè÷åñêèå äàííûå àëìàçíûõ îòðåàíûõ êðóãîâ ñ âíóòðåííåé ðåæóùåé êðîìêîé

AÊBP. Âûñîêàÿ ïðî÷íîñòü ìàòåðèàëà êîðïóñà êðóãà è åãî ñïîñîáíîñòü ê çíà÷èòåëüíîìó âûòÿãèâàíèþ äàþò âîçìîæíîñòü íàòÿíóòü êðóã íà áàðàáàí ñ äîñòàòî÷íîé æåñòêîñòüþ. Æåñòêîñòü êðóãà íåïîñðåäñòâåííî âëèÿåò íà òî÷íîñòü è êà÷åñòâî ïîâåðõíîñòè ïëàñòèí, íà ñòîéêîñòü êðóãà, ò. å. ñðîê åãî ñëóæáû, è øèðèíó ïðîïèëà. Íåäîñòàòî÷íàÿ æåñòêîñòü ïðèâîäèò ê âîçíèêíîâåíèþ äåôåêòîâ ãåîìåòðèè ïëàñòèí (íåïëîñêîñòíîñòè, ïðîãèáà, ðàçáðîñà ïî òîëùèíå) è óâåëè÷åíèþ øèðèíû ïðîïèëà, à ÷ðåçìåðíàÿ æåñòêîñòü - ê áûñòðîìó âûõîäó êðóãà èç ñòðîÿ èç-çà ðàçðûâà êîðïóñà.

Óñòàíîâëåíî, ÷òî äëÿ êàæäîãî òèïîðàçìåðà êðóãà AÊBP ñóùåñòâóåò îïòèìàëüíàÿ æåñòêîñòü êîðïóñà, ïðè êîòîðîé îáåñïå÷èâàþòñÿ âûñîêèå ñòîéêîñòü êðóãà è êà÷åñòâî ïëàñòèí, à òàêæå ìèíèìàëüíàÿ øèðèíà ïðîïèëà.

Ðàçðàáîòàíî íåñêîëüêî ñïîñîáîâ îöåíêè è êîíòðîëÿ æåñòêîñòè êðóãà. Íàèáîëåå ïðîñòîé èç íèõ îñíîâàí íà èçìåðåíèè äèàìåòðà âíóòðåííåãî îòâåðñòèÿ êðóãà. Çà ñ÷åò ðàñòÿæåíèÿ ìàòåðèàëà êîðïóñà êðóãà ïðè åãî óñòàíîâêå äèàìåòð âíóòðåííåãî îòâåðñòèÿ óâåëè÷èâàåòñÿ íà 0,5-1,0% åãî èñõîäíîãî çíà÷åíèÿ. Èçìåðÿÿ óâåëè÷åíèå äèàìåòðà âíóòðåííåãî îòâåðñòèÿ ñïåöèàëüíûì èíäèêàòîðîì è äîâîäÿ åãî äî çàäàííîãî çíà÷åíèÿ, äîáèâàþòñÿ òðåáóåìîé æåñòêîñòè êðóãà. Ìîæíî îöåíèòü æåñòêîñòü êðóãà ïî åãî ïðîãèáó ïîä äåéñòâèåì ñîñðåäîòî÷åííîé íàãðóçêè.

Íàèáîëåå îáúåêòèâíóþ îöåíêó æåñòêîñòè ïîçâîëÿåò ïðîèçâåñòè ñïîñîá, îñíîâàííûé íà èçìåðåíèè ñîáñòâåííîé ÷àñòîòû êîëåáàíèé íàòÿíóòîãî êîðïóñà. Èçìåíåíèå æåñòêîñòè êðóãà âûçûâàåò èçìåíåíèå åãî ñîáñòâåííîé ÷àñòîòû êîëåáàíèé, ÷òî ïðîÿâëÿåòñÿ, íàïðèìåð, ïðè èçìåíåíèè âûñîòû çâóêà, âîçíèêàþùåãî ïðè ëåãêîì ïîñòóêèâàíèè ïî êðóãó.

Ðèñ. 7. Ñõåìà ðåçêè ñëèòêà êðóãîì

ÀÊÂÐ:

1 - круг АКВР, 2 - барабан,

3 - слиток, 4 - оправка, 5 - клеящая мастика

Èçìåðåíèå ñîáñòâåííîé ÷àñòîòû êîëåáàíèé íàòÿíóòîãî êðóãà îñóùåñòâëÿþò ñ ïîìîùüþ ñïåöèàëüíîãî ïðèáîðà, ñîñòîÿùåãî èç áåñêîíòàêòíîãî âîçáóäèòåëÿ êîëåáàíèé (ýëåêòðîäèíàìè÷åñêîãî ãðîìêîãîâîðèòåëÿ), áåñêîíòàêòíîãî äàò÷èêà è èçìåðèòåëüíîãî áëîêà. ×àñòîòà âîçáóæäàþùèõ êîëåáàíèé çàäàåòñÿ ãåíåðàòîðîì íèçêîé ÷àñòîòû. Ïî ìàêñèìàëüíîìó ïîêàçàíèþ èíäèêàòîðà óñòàíàâëèâàåòñÿ ìîìåíò ñîâïàäåíèÿ ÷àñòîòû ãåíåðèðóåìûõ êîëåáàíèé ðåçîíàíñíîé ÷àñòîòîé êðóãà. Îïòèìàëüíûå ÷àñòîòû ñîáñòâåííûõ êîëåáàíèé êðóãîâ ñ êîðïóñàìè òîëùèíîé 0,1 ìì, èçãîòîâëåííûõ èç ñòàëè ìàðêè 12Õ18Í10Ò, ñëåäóþùèå: êðóã ÀÊÂÐ 206X83- 1100-1200 Ãö; ÀÊÂÐ 305XIOO-800-850 Ãö, AKBP 422Õ X 152 - 550-600 Ãö.

Ðàçðåçàåìûé ñëèòîê çàêðåïëÿþò íà ñïåöèàëüíîé îïðàâêå, ïðè÷åì ñïîñîá êðåïëåíèÿ çàâèñèò îò òîãî, êàê èçâëåêàþò èç çîíû îáðàáîòêè îòðåçàííûå ïëàñòèíû. Åñëè ïëàñòèíà ïîñëå îòðåçàíèÿ îò ñëèòêà ïàäàåò â çàïîëíåííûé âîäîé ñáîðíûé ëîòîê, òî ñëèòîê êðåïÿò òîëüêî îäíèì òîðöîì ê îïðàâêå. Îäíàêî òàêîé ñïîñîá ïðèâîäèò ê áîþ áîëüøîãî êîëè÷åñòâà ïëàñòèí, òàê êàê äîâîëüíî ëåãêàÿ ïëàñòèíà ìîæåò ïðèëèïíóòü ê ñìî÷åííîìó êîðïóñó êðóãà è ðàçáèòüñÿ ïðè åãî áûñòðîì âðàùåíèè. Äëÿ òîãî ÷òîáû èñêëþ÷èòü ïðèëèïàíèå îòðåçàåìîé ïëàñòèíû, åå ïîääåðæèâàþò âàêóóìíîé ïðèñîñêîé, êîòîðàÿ ôèêñèðóåò åå â ïðîöåññå îòðåçàíèÿ è ïåðåíîñèò â ñáîðíûé ëîòîê èëè íà ëåíòó òðàíñïîðòåðà. Âêëþ÷åíèå è ïåðåìåùåíèå âàêóóìíîé ïðèñîñêè îñóùåñòâëÿþòñÿ àâòîìàòè÷åñêè.

Îòðåçàííûå ïëàñòèíû ìîãóò óäåðæèâàòüñÿ íà îïðàâêå êëåÿùåé ìàñòèêîé, íàíåñåííîé íà îáðàçóþùóþ ñëèòêà. Äîñòàòî÷íî òîëñòûé è øèðîêèé ñëîé ìàñòèêè óäåðæèâàåò îòðåçàííûå ïëàñòèíû áåç îïðàâêè (ðèñ. 8).

Ïðè íàêëåèâàíèè òîðöà ñëèòêà 1 íà îïðàâêó îáû÷íî èñïîëüçóþò øåëëàê èëè ýïîêñèäíóþ ñìîëó. Øåëëàê- ýòî ïðèðîäíîå îðãàíè÷åñêîå âåùåñòâî, èìåþùåå ïëàñòèí÷àòîå ñòðîåíèå. Îí ïëàâèòñÿ ïðè 75-90°Ñ è ðàñòâîðÿåòñÿ â ýòèëîâîì ñïèðòå. Îïðàâêó íàãðåâàþò äî òåìïåðàòóðû ïëàâëåíèÿ øåëëàêà è «àíîñÿò åãî òîíêèé ñëîé. Çàòåì ñèëüíî ïðèæèìàþò ñëèòîê ê îïðàâêå, âûäàâëèâàÿ èçëèøêè øåëëàêà, è îõëàæäàþò. Ýïîêîèäíàÿ ñìîëà-ýòî ñèíòåòè÷åñêîå âåùåñòâî, îáëàäàþùåå â òâåðäîì ñîñòîÿíèè âûñîêîé ìåõàíè÷åñêîé ïðî÷íîñòüþ. Ïîñëå ñìåøèâàíèÿ ýïîêñèäíîé ñìîëû ñ îòâåðäèòåëåì ïîëó÷åííóþ ñìåñü íàíîñÿò íà îïðàâêó, ïðèæèìàþò ê íåé ñëèòîê è ïîìåùàþò èõ â òåðìîñòàò.  òåðìîñòàòå îïðàâêó ñî ñëèòêîì âûäåðæèâàþò ïðè 120-150°Ñ â òå÷åíèå 1,5-2 ÷, ïîñëå ÷åãî îõëàæäàþò. Îáû÷íî èñïîëüçóþò ýïîêñèäíóþ ñìîëó ìàðîê ÝÄ-16 èëè ÝÄ-20. Ïåðåä íàêëåéêîé ïîâåðõíîñòü îïðàâêè è òîðåö ñëèòêà îáåçæèðèâàþò îðãàíè÷åñêèìè ðàñòâîðèòåëÿìè è ïðîòèðàþò.

Ìàñòèêó, êîòîðóþ íàíîñÿò íà îáðàçóþùóþ ñëèòêà äëÿ óäåðæèâàíèÿ îòðåçàííûõ ïëàñòèí, ïðèãîòîâëÿþò èç êîìïîíåíòîâ è íàïîëíèòåëåé. Íàïîëíèòåëè íåîáõîäèìû äëÿ òîãî, ÷òîáû ïðèäàòü ñðàâíèòåëüíî òîëñòîìó ñëîþ ìàñòèêè, íàíåñåííîìó íà ñëèòîê, äîñòàòî÷íóþ ìåõàíè÷åñêóþ ïðî÷íîñòü. Åñëè â êà÷åñòâå íàïîëíèòåëÿ íåïîëüçóþò àáðàçèâíûé ïîðîøîê, òî ðåæóùàÿ êðîìêà êðóãà ÀÊÂÐ, âðåçàÿñü â ìàñòèêó, ïîäâåðãàåòñÿ ïðàâêå. Íàèáîëåå ÷àñòî èñïîëüçóþò ìàñòèêó, ñîäåðæàùóþ 3 ìàñ. ÷. øåëëàêà, 4 ìàñ. ÷. àáðàçèâíîãî ïîðîøêà è 2 ìàñ. ÷. ýïîêñèäíîé ñìîëû. Çåðíèñòîñòü àáðàçèâíîãî ïîðîøêà âûáèðàþò â ïðåäåëàõ 20-40 ìêì.

Îðèåíòàöèþ èëè ïîèñê çàäàííîé êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé ïëîñêîñòè ìîíîêðèñòàëëà è îïðåäåëåíèå ïîëîæåíèÿ ýòîé ïëîñêîñòè îòíîñèòåëüíî òîðöà ñëèòêà ïðîèçâîäÿò íà ñïåöèàëüíîì îáîðóäîâàíèè îïòè÷åñêèì èëè ðåíòãåíîâñêèì ìåòîäàìè.

Ðèñ. 8. Ôèêñàöèÿ îòðåçàííûõ Ðèñ. 9. Îïòè÷åñêèé ìåòîä îðèåíòàöèè

ïëàñòèí ñ ïîìîùüþ ìàñòèêè: ìîíîêðèñòàëëîâ:

1 - слиток, 2 - слой мастики, à - ñõåìà îðèåíòàöèè, б - световые фигуры

3 - круг АКВР , 4 - барабан на плоскостях (1 1 1) и (1 0 0);

1 - слиток ориентации (1 1 1), 2 -плос-

кость торца, 3 - ýêðàí

 îñíîâó îïòè÷åñêîãî ìåòîäà îðèåíòàöèè ìîíîêðèñòàëëîâ ïîëîæåíî ñâîéñòâî ïðîòðàâëåííûõ ïîâåðõíîñòåé îòðàæàòü ñâåòîâûå ëó÷è â ñòðîãî îïðåäåëåííîì íàïðàâëåíèè. Ïðè ýòîì îòðàæàþùàÿ ïëîñêîñòü âñåãäà ñîâïàäàåò ñ êðèñòàëëîãðàôè÷åñêèìè ïëîñêîñòÿìè òèïà {111}. Îòêëîíåíèå òîðöà ñëèòêà îò êðèñòàëëîãðàôè÷åñêîé ïëîñêîñòè (111) ïðèâîäèò ê îòêëîíåíèþ îòðàæåííîãî ëó÷à íà ìàòîâîì ýêðàíå íà ðàññòîÿíèå l (ðèñ. 9, à), õàðàêòåðèçóþùååñÿ óãëîì ðàçîðèåíòàöèè òîðöà îò ïëîñêîñòè (111).

Îòðàæåííûé ëó÷ îáðàçóåò íà ýêðàíå ñâåòîâûå ôèãóðû, ôîðìà êîòîðûõ îïðåäåëÿåòñÿ êîíôèãóðàöèåé ÿìîê, âûòðàâëåííûõ íà òîðöå ñëèòêà ñåëåêòèâíûìè òðàâèòåëÿìè. Òèïè÷íîé ñâåòîâîé ôèãóðîé äëÿ ñëèòêà, âûðàùåííîãî â íàïðàâëåíèè [111], ÿâëÿåòñÿ òðåõëåïåñòêîâàÿ çâåçäà, à äëÿ ñëèòêà, âûðàùåííîãî â íàïðàâëåíèè [100],-÷åòûðåõëåïåñòêîâàÿ çâåçäà (ðèñ.9,á).

§ 6. Ôîðìèðîâàíèå ôàñîê íà êðîìêàõ ïëàñòèí

Ñíÿòèå ôàñîê ñ êðîìîê ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïëàñòèí ïðîèçâîäÿò äëÿ äîñòèæåíèÿ íåñêîëüêèõ öåëåé. Âî-ïåðâûõ, äëÿ óäàëåíèå ñêîëîâ íà îñòðûõ êðîìêàõ ïëàñòèí, âîçíèêàþùèõ ïðè ðåçêå è øëèôîâàíèè. Âî-âòîðûõ, äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ âîçìîæíîãî îáðàçîâàíèÿ ñêîëîâ â ïðîöåññå ïðîâåäåíèÿ îïåðàöèé, íåïîñðåäñòâåííî ñâÿçàííûõ ñ ôîðìèðîâàíèåì ñòðóêòóð ïðèáîðîâ. Ñêîëû, êàê èçâåñòíî, ìîãóò ñëóæèòü èñòî÷íèêàìè ñòðóêòóðíûõ äåôåêòîâ â ïëàñòèíàõ ïðè ïðîâåäåíèè âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ îáðàáîòîê è ëàæåí ÿâëÿòüñÿ ïðè÷èíîé ðàçðóøåíèÿ ïëàñòèí. Â-òðåòüèõ, äëÿ ïðåäîòâðàùåíèÿ îáðàçîâàíèÿ íà êðîìêàõ ïëàñòèí óòîëùåíèÿ ñëîåâ òåõíîëîãè÷åñêèõ æèäêîñòåé (ôîòîðåçèñòîâ, ëàêîâ), êîòîðûå ïîñëå çàòâåðäåâàíèÿ íàðóøàþò ïëîñêîñòíîñòü ïîâåðõíîñòè. Òàêèå æå óòîëùåíèÿ íà êðîìêàõ ïëàñòèí âîçíèêàþò ýðè íàíåñåíèè íà èõ ïîâåðõíîñòü ñëîåâ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ìàòåðèàëîâ è äèýëåêòðèêîâ.

Ôîðìèðîâàíèå ôàñîê ïðîèçâîäÿò ìåõàíè÷åñêèì ñïîñîáîì (øëèôîâàíèåì è ïîëèðîâàíèåì), õèìè÷åñêèì èëè ïëàçìîõèìè÷åñêèì òðàâëåíèåì. Ïëàçìîõèìè÷åñêîå òðàâëåíèå ôàñîê îñíîâàíî íà òîì, ÷òî îñòðûå êðîìêè â ïëàçìå ðàñïûëÿþòñÿ ñ áîëüøåé ñêîðîñòüþ, ÷åì äðóãèå îáëàñòè ïëàñòèí, ââèäó òîãî, ÷òî íàïðÿæåííîñòü ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ íà îñòðûõ êðîìêàõ ñóùåñòâåííî âûøå. Ýòèì ñïîñîáîì ìîæíî ïîëó÷èòü ôàñêà ñ ðàäèóñîì çàêðóãëåíèÿ íå áîëåå 50-100 ìêì. Õèìè÷åñêîå òðàâëåíèå îáåñïå÷èâàåò áîëüøèé ðàäèóñ ôàñîê, îäíàêî è õèìè÷åñêîå, è ïëàçìîõèìè÷åñêîå òðàâëåíèå íå ïîçâîëÿþò èçãîòîâëÿòü ôàñêè ðàçëè÷íîãî ïðîôèëÿ. Êðîìå òîãî, òðàâëåíèå ÿâëÿåòñÿ ïëîõî óïðàâëÿåìûì è êîíòðîëèðóåìûì ïðîöåññîì, ÷òî îãðàíè÷èâàåò åãî øèðîêîå ïðîìûøëåííîå ïðèìåíåíèå.

 ïðîèçâîäñòâå ÷àùå âñåãî èñïîëüçóþò ñïîñîá ôîðìèðîâàíèÿ ôàñîê ïðîôèëüíûì àëìàçíûì êðóãîì. Ñõåìà îáðàáîòêè ïëàñòèíû 1 àëìàçíûì êðóãîì 2 ïîêàçàíà íà ðèñ.. 10. Ýòèì ñïîñîáîì ìîãóò áûòü èçãîòîâëåíû ôàñêè ðàçíîîáðàçíîé ôîðìû (ðèñ. 11, à-â). Íà ïðàêòèêå ÷àùå âñåãî ôîðìèðóþò ôàñêè, ôîðìà êîòîðûõ ïîêàçàíà íà ðèñ. 11, à.  ïðîöåññå îáðàáîòêè ïëàñòèíà çàêðåïëÿåòñÿ íà âàêóóìíîì ñòîëèêå ñòàíêà è âðàùàåòñÿ âîêðóã ñâîåé îñè. ×àñòîòà âðàùåíèÿ ïëàñòèíû 10-20 îá/ìèí, àëìàçíîãî êðóãà 4000-10000 îá/ìèí. Àëìàçíûé êðóã ïðèæèìàåòñÿ ê ïëàñòèíå ñ óñèëèåì 0,4-0,7 Í. Îñü âðàùåíèÿ êðóãà ïåðåìåùàåòñÿ îòíîñèòåëüíî îñè âðàùåíèÿ âàêóóìíîãî ñòîëèêà òàê, ÷òîáû îáðàáîòêå

Рис. 10. Схема Рис. 11

формирования фаски про- Варианты исполнения фаски:

фильным алмазным кругом: а - с закругленнными кромками;

1-полупроводниковая пластина á - çàêðóãëåííîé ïåðåôåðèåé

2 - алмазный круг. в - со скошенными кромками.

íèêîâûå ñîåäèíåíèÿ øëèôóþò ïðè äàâëåíèè â 1,5-2,5 ðàçà ìåíüøåì, ÷åì êðåìíèé.  ïðîöåññå øëèôîâàíèÿ ïëàñòèíû ïåðèîäè÷åñêèïîäâåðãàþò âèçóàëüíîìó îñìîòðó è êîíòðîëþ ïî òîëùèíå.

Íàðÿäó ñ äâóñòîðîííèì øëèôîâàíèåì øèðîêîå ðàñïðåñòðàíåíèå ïîëó÷èëî îäíîñòîðîííåå øëèôîâàíèå ïëàñòèí, ñõåìà êîòîðîãî ïðèâåäåíà íà ðèñ. 12. Ïëàñòèíû 2 ïîìåùàþò , â ñåïàðàòîð 3 è ïðèæèìàþò ãðóçîì 4 ê øëèôîâàëüíèêó 1.

Ðèñ. 12 Ñõåìà îäíîñòîðîííåãî

øëèôîâàíèÿ ñâÿçàííûì àáðàçèâîì:

1 - øëèôîâàëüùèê, 2- пластина, 3 -ñåïàòàòîð,

4 - груз

Íà øëíôîâàëüíèê ïîäàþò àáðàçèâíóþ ñóñïåíçèþ. Îáðàáîòêà, ïðîèñõîäèò òàê æå, êàê è ïðè äâóñòîðîííåì øëèôîâàíèè. Òàêèì ñïîñîáîì âîçìîæíî øëèôîâàòü ïëàñòèíû ðàçíîé òîëùèíû. Îäíàêî ìåæäó ïëàñòèíîé è ãðóçîì ìîæåò ïîïàäàòü èíîðîäíîå âêëþ÷åíèå (àáðàçèâ, ÷àñòèöû ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ìàòåðèàëà, ìåòàëëè÷åñêàÿ ñòðóæêà è ò. ï.), óõóäøàþùåå òî÷íîñòü îáðàáîòêè. Ïîýòîìó - ÷àùå ïëàñòèíû ïðè îäíîñòîðîííåì øëèôîâàíèè êðåïÿò ê øëèôîâàëüíîé ãîëîâêå.

Пðè øëèôîâàíèè èñïîëüçóþò òðè ñïîñîáà êðåïëåíèÿ ïëàñòèí: ïðèêëåèâàíèåì, îïòè÷åñêèì êîíòàêòîì è âàêóóìíîé ôèêñàöèåé. Îñíîâíûìè òðåáîâàíèÿìè êðåïëåíèÿ ïëàñòèí ÿâëÿþòñÿ ñòðîãàÿ ïàðàëëåëüíîñòü áàçîâîé ïîâåðõíîñòè ïëàñòèí ïîâåðõíîñòè øëèôîâàëüíîé ãîëîâêè, à òàêæå íàäåæíîñòü êðåïëåíèÿ.

§ 7. Øëèôîâàíèå ïëàñòèí ñâîáîäíûì è ñâÿçàííûì àáðàçèâîì

Îñíîâíûì íàçíà÷åíèåì øëèôîâàíèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïëàñòèí ÿâëÿåòñÿ èñïðàâëåíèå ïîãðåøíîñòåé èõ ãåîìåòðè÷åñêîé ôîðìû ïîñëå ðåçêè Íåñìîòðÿ íàòå ÷òî ãëóáèíà íàðóøåííîãî ñëîÿ ïîñëå øëèôîâàíèÿ ïðèìåðíî òàêàÿ æå, êàê è ïîñëå ðåçêè,ñëåäóåò óêàçàòü íà áîëüøóþ ðàâíîìåðíîñòü ãëóáèíû íàðóøåíèé, âíîñèìûõ øëèôîâàíèåì.

Ðèñ. 13. Ñõåìà äâóñòîðîííåãî øëèôîâàíèÿ

ñâîáîäíûì àáðàçèâîì:

1 - система охлождения, 2,7 - шлифовальники,

3,6 - внутренняя и наружная шестерни,

4 - сепараторы , 5 - пластины

Ïî õàðàêòåðó âîçäåéñòâèÿ àáðàçèâà íà ïîëóïðîâîäíèêîâûå ïëàñòèíû ðàçëè÷àþò øëèôîâàíèå ñâîáîäíûì è ñâÿçàííûì àáðàçèâîì.  çàâèñèìîñòè îò çåðíèñòîñòè èñïîëüçóåìîãî àáðàçèâà, ðåæèìîâ îáðàáîòêè è êà÷åñòâà ïîëó÷åííîé ïîâåðõíîñòè ðàçëè÷àþò ïðåäâàðèòåëüíîå (÷åðíîâîå) è îêîí÷àòåëüíîå (÷èñòîâîå) øëèôîâàíèå.

Øëèôîâàíèå ñâîáîäíûì àáðàçèâîì îáëàäàåò ðÿäîì ïðåèìóùåñòâ, êîòîðûå îáóñëîâèëè øèðîêîå ïðîìûøëåííîå èñïîëüçîâàíèå ïðè èçãîòîâëåíèè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïëàñòèí Îáðàáîòàíèêå ïëàñòèíû íå èìåþò íà ïîâåðõíîñòè çàìåòíûõ ñëåäîâ íàïðàâëåííîãî äâèæåíèÿ àáðàçèâà, èõ ñòîðîíû îòëè÷àþòñÿ ìàòîâûì îäíîðîäíûì áëåñêîì. Âîçìîæíîñòü ñàìîóñòàíàâëèâàíèÿ øëèôîâàëüíèêà è îáðàáàòûâàåìûõ ïëàñòèí îáåñïå÷èâàåò óëó÷øåíèå ãåîìåòðèè êàê ñàìèõ ïëàñòèí, òàê è øëèôîâàëüíèêà. Ïðè ñâîáîäíîé óêëàäêå ïëàñòèí (áåç æåñòêîãî êðåïëåíèÿ) îòñóòñòâóþò íàïðÿæåíèÿ â ïëàñòèíàõ, ñíèæàåòñÿ âëèÿíèå ïîãðåøíîñòåé èçãîòîâëåíèÿ è âèáðàöèé ñòàíêà íà òî÷íîñòü îáðàáîòêè.

Ñõåìà äâóñòîðîííåãî øëèôîâàíèÿ ïëàñòèí ñâîáîäíûì àáðàçèâîì ïîêàçàíà íà ðèñ. 13.Ïëàñòèíû 5 ïîìåùàþò â ñåïàðàòîðû 4, âûïîëíåííûå â âèäå ïëàñòèí ñ íàðóæíûì çóá÷àòûì âåíöîì. Çóáüÿ ñåïàðàòîðîâ âõîäÿò â çàöåïëåíèå ñ çóá÷àòûìè øåñòåðíÿìè 3 è 6. Âíóòðåííÿÿ øåñòåðíÿ 3 èìååò íàðóæíûé çóá÷àòûé âåíåö, à âíåøíÿÿ øåñòåðíÿ 6-âíóòðåííèé. Øåñòåðíè 3 è 6 ïðèâîäÿòñÿ âî âðàùåíèå è ÷åðåç çóá÷àòûå çàöåïëåíèÿ âðàùàþò ñåïàðàòîðû. Îäíîâðåìåííî ñåïàðàòîðû ïåðåìåùàþòñÿ âîêðóã îñè øëèôîâàëüíèêîâ 2, 7. Öåíòðû îòâåðñòèé â ñåïàðàòîðàõ íå ñîâïàäàþò ñ öåíòðàìè ñàìèõ ñåïàðàòîðîâ, ïîýòîìó ïðè èõ âðàùåíèè ïëàñòèíû ñîâåðøàþò äîïîëíèòåëüíîå äâèæåíèå âîêðóã öåíòðîâ ñåïàðàòîðîâ, ñïîñîáñòâóþùåå áîëåå ðàâíîìåðíîé îáðàáîòêå ïëàñòèí è ðàâíîìåðíîìó èçíîñó øëèôîâàëüíèêîâ. Íèæíèé øëèôîâàëüíèê 7 íåïîäâèæíî çàêðåïëåí íà ñòàíèíå ñòàíêà, à âåðõíèé øëèôîâàëüíèê 2 ñâîáîäíî óñòàíàâëèâàåòñÿ íà îáðàáàòûâàåìûõ ïëàñòèíàõ.

Ðàáî÷åå äàâëåíèå íà ïëàñòèíû ñîçäàåòñÿ ãèäðàâëè÷åñêèìè óñòðîéñòâàìè è ïåðåäàåòñÿ âåðõíèì øëèôîâàëüíèêîì. Ðàáî÷åå äàâëåíèå ïëàâíî ðåãóëèðóåòñÿ, ÷òî ïîçâîëÿåò îñóùåñòâëÿòü

Ðèñ. 14. Ôîðìà èçíîñà øëèôîâàëüíèêà â âèäå âîãíóòîñòè (à) èëè âûïóêëñ- ñòè (á) è åå âëèÿíèå íà ôîðìîîáðàçîâàíèå ïëàñòèí

íåïðåðûâíûé ïåðåõîä îò ÷åðíîâîãî øëèôîâàíèÿ ê ÷èñòîâîìó. ×àñòîòà âðàùåíèÿ øåñòåðåí òàêæå ïëàâíî ðåãóëèðóåòñÿ, èñêëþ÷àÿ òîë÷êè è óäàðû â ìîìåíòû çàïóñêà è îñòàíîâêè ñòàíêà, ÷òî âàæíî ïðè îáðàáîòêå ïîëóïðîâîäíèêîâ. Øëèôîâàëüíèêè ñíàáæåíû ñèñòåìàìè îõëàæäåíèÿ è êîíòðîëÿ òåìïåðàòóðû, ïîääåðæèâàþùèìè ñòàáèëüíûå óñëîâèÿ îáðàáîòêè. Ïîñòîÿíñòâî òåìïåðàòóðû â çîíå øëèôîâàíèÿ èñêëþ÷àåò íåæåëàòåëüíûå òåðìè÷åñêèå äåôîðìàöèè øëèôîâàëüíèêîâ, êîòîðûå ìîãóò ñíèçèòü òî÷íîñòü îáðàáîòêè, è ïîääåðæèâàåò îäèíàêîâóþ âÿçêîñòü àáðàçèâíîé ñóñïåíçèè âî âðåìåíè, ÷òî âàæíî äëÿ ïîääåðæàíèÿ ïîñòîÿííîé ñêîðîñòè îáðàáîòêè.

§ 8. Ñïîñîáû äîâîäêè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïëàñòèí ïîëèðîâàíèåì

Ïîëèðîâàíèå ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïëàñòèí ïðîèçâîäÿò äëÿ óäàëåíèÿ ïðèïîâåðõíîñòíûõ ñòðóêòóðíî-äåôåêòíûõ ñëîåâ, îáðàçîâàâøèõñÿ ïðè ðåçêå è øëèôîâàíèè. Åñëè ïîëèðîâàíèå îâîäà? à ïîñëå õèìè÷åñêîãî òðàâëåíèÿ, òî îíî èñïðàâëÿåò äåôåêòû ãåîìåòðè÷åñêîé ôîðìû ïëàñòèí, âîçíèêàþùèå èç-çà íåðàâíîìåðíîñòè òðàâëåíèÿ. Ïî õàðàêòåðó ñúåìà ìàòåðèàëà ðàçëè÷àþò ìåõàíè÷åñêîå, õèìè÷åñêîå è õèìèêî-ìåõàíè÷åñêîå ïîëèðîâàíèå. ;

Ìåõàíè÷åñêîå ïîëèðîâàíèå îñóùåñòâëÿþò ñðåçàíèåì ìèêðîñêîïè÷åñêèõ ÷àñòèö â ðåçóëüòàòå âîçäåéñòâèÿ àáðàçèâíûõ, çåðåí íà îáðàáàòûâàåìóþ ïîâåðõíîñòü.  êà÷åñòâå àáðàçèâà èñïîëüçóþò ïîðîøêè ñèíòåòè÷åñêèõ è ïðèðîäíûõ àëìàçîâ, îêñèäîâ õðîìà, öåðèÿ è äð.

Õ è ì è ÷ å ñ ê î å ï î ë è ð î â à í è å îñóùåñòâëÿþò ïîãðóæåíèåì ïëàñòèí â ïîëèðóþùèé òðàâèòåëü. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ áîëüøåé ðàâíîìåðíîñòè ñúåìà ìàòåðèàëà ñî âñåé ïîâåðõíîñòè ïëàñòèí êàññåòû ñ ïëàñòèíàìè ïðèâîäÿòñÿ âî âðàùåíèå, â ðåçóëüòàòå ÷åãî ê íèì ïîñòîÿííî ïîäâîäèòñÿ ñâåæèé òðàâèòåëü (ðèñ. 15). Òðàâèòåëè, èñïîëüçóåìûå äëÿ ïîëèðîâàíèÿ ïëàñòèí, ìíîãîîáðàçíû ïî ñîñòàâó. Êðåìíèåâûå ïëàñòèíû òðàâÿò ïðåèìóùåñòâåííî â ñìåñÿõ àçîòíîé, ïëàâèêîâîé è óêñóñíîé êèñëîò, ïðèìåíÿÿ ðàçëè÷íûå ïðîïîðöèè êîìïîíåíòîâ.  ýòè ñìåñè ìîãóò äîáàâëÿòüñÿ âåùåñòâà, ñòàáèëèçèðóþùèå ñêîðîñòü òðàâëåíèÿ èëè æå êàòàëèçèðóþùèå åãî ðåàêöèè. Ñîåäèíåíèÿ À³Â⁵ òðàâÿò ÷àùå âñåãî â âîäíûõ ðàñòâîðàõ ïåðåêèñè âîäîðîäà è îäíîé èç êèñëîò, íàïðèìåð ñåðíîé, ïëàâèêîâîé, áðîìèñòîâîäîðîäíîé è äð. Êðîìå òîãî, õèìè÷åñêîå ïîëèðîâàíèå ìîæíî îñóùåñòâëÿòü â ãàçîâîé ñðåäå.

Рис. 15 Химическое полирование пластин:

1. держатель, 2 - кассета, 3 - полупроводниковые

ïëàñòèíû , 4 -ванна с травителем

õ è ì è ê î - ì å õ à í è ÷ å ñ ê î å ï î ë è ð î â à í è å îñóùåñòâëÿþò â ðåçóëüòàòå ñîâìåñòíîãî âîçäåéñòâèÿ õèìè÷åñêèõ è ìåõàíè÷êñêèõ ôàêòîðîâ.

Íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå èç ðàçíîîáðàçíûõ ìåòîäîâ ìåõàíè÷åñêîãî ïîëèðîâàíèÿ ïîëó÷èëî ïîëèðîâàíèå àëìàçíèìè ïîðîøêàìè, êîòîðîå ïðîèçâîäÿò ñóñïåíçèÿìè èëè ïàñòàìè.  ìàçåîáðàçíîé îñíîâå ïàñòû ðàâíîìåðíî ðàñïðåäåëåí àëìàçíûé ïîðîøîê.  íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ â ïàñòó äîáàâëÿþò íàïîëíèòåëü.  çàâèñèìîñòè îò çåðíèñòîñòè àëìàçíîãî ïîðîøêà ïàñòó îêðàøèâàþò â ðàçëè÷íûå öâåòà.

§ 9. Î÷èñòêà ïîâåðõíîñòè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïëàñòèí

Ïðîáëåìå î÷èñòêè ïîâåðõíîñòè ïîëóïðîâîäíèêîâûå ïëàñòèí óäåëÿåòñÿ áîëüøîå âíèìàíèå.  ìèêðîýëåêòðîííûõ ïðèàðàõ è ñõåìàõ âûñîêîé ñòåïåíè èíòåãðàöèè, ãäå ðàçìåð îòäåëüíîãî ýëåìåíòà ìîæåò áûòü ìåíüøå ðàçìåðà ïûëèíêè, âëèÿíèå çàãðÿçêíèÿ îñîáåííî îïàñíî. Ïðè èçãîòîâëåíèè áîëüøèõ èíòåãðàëüíûõ ñõåì ñíèæåíèå ïëîòíîñòåé äåôåêòîâ, âûçâàííûõ çàãðÿçíåíèÿìè ñ 8 äî 2 ñì^-2, ïîçâîëÿåò ïîâûñèòü âûõîä ãîäíûõ èçäåëèé â 3-5 ðàç.

Çàãðÿçíåíèÿ, ñîäåðæàùèåñÿ íà ïîâåðõíîñòè ïëàñòèí, ìîæíî óñëîâíî ïîäðàðàçäåëèòü íà ñëåäóþùèå îñíîâíûå ãðóïïû.

Ò â å ð ä û å â ê ë þ ÷ å í è ÿ - çàãðÿçíåíèÿ ÷àñòèöàìè êðåìíèÿ èëè äðóãîãî ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ìàòåðèàëà, êâàðöà, àáðàçèâà, ïûëüþ, ïî÷âîé, çîëîé, ïåïëîì è äð. Îíè ìîãóò ïîïàäàòü íà ïëàñòèíó â ïðîöåññå åå ìåõàíè÷åñêîé îáðàáîòêè, à òàêæå èç àòìîñôåðû. Ê ýòîìó æå òèïó çàãðÿçíåíèé ìîæíî îòíåñòè îòäåëüíûå íàòóðàëüíûå è ñèíòåòè÷åñêèå âîëîêíà, ïîïàäàþùèå íà ïëàñòèíû ñ ïîëèðîâàëüíèêîâ, òåõíè÷åñêèõ òêàíåé è ñïåöîäåæäû.

Îðãàíè÷åñêèå ïëåíêè îáðàçóþòñÿ íà ïëàñòèíàõ ïðàêòè÷åñêè âñåõ ñòàäèÿõ èçãîòîâëåíèÿ ïðèáîðîâ. Èõ îáðàçóþò ìàñëà îò ìàøèííîé îáðàáîòêè, îòïå÷àòêè ïàëüöåâ, æèðû, âîñêè è ñìîëû, èñïîëüçóåìûå äëÿ êðåïëåíèÿ ñëèòêîâ è ïëàñòèí ïðè îáðàáîòêå, îñòàòêè ôîòîðåçèñòîâ, ïîâåðõíîñòíî-àêòèâíûå âåùåñòâà.

Èîííûå çàãðÿçíåíèÿ îáðàçóþòñÿ íà ïîâåðõíîñòè ïîñëå îáðàáîòêè â âîäíûõ ðàñòâîðàõ, ñîäåðæàùèõ äèññîöèèðîâàííûå íà èîíû ñîåäèíåíèÿ. Òàê, øèðîêî ïðèìåíÿåìûå ðàñòâîðû ïëàâèêîâîé êèñëîòû è ùåëî÷åé ìîãóò çàãðÿçíÿòü ïîâåðõíîñòü èîíàìè ôòîðà, ãàëèÿ, íàòðèÿ. Èîííûå çàãðÿçíåíèÿ ìîãóò òàêæå âîçíèêàòü íà ïîâåòõíîñòè â ðåçóëüòàòå ïîïàäàíèÿ ïðîäóêòîâ äûõàíèÿ, ïîòà (õëîðèä íàòðèÿ).

Àòîìíûå çàãðÿçíåíèÿ-ýòî àòîìû òÿæåëûõ ìåòàëëîâ (çîëîòà, ñåðåáðà, ìåäè, îëîâà), êîòîðûå ÷àùå âñåãî îñòàþòñÿ íà ïëàñòèíàõ â ðåçóëüòàòå âîññòàíîâëåíèÿ èç ðàñòâîðîâ. Ìåòàëëû ìîãóò òàêæå âíîñèòüñÿ ïîðîøêàìè è îòõîäàìè ìàøèííîé îáðàáîòêè, ïèíöåòàìè, ÷àñòèöàìè ìåòàëëè÷åñêèõ áàíîê äëÿ õðàíåíèÿ è äð.

Íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåííûìè ñïîñîáàìè óäàëåíèÿ çàãðÿçíåíèé ÿâëÿþòñÿ: ðàñòâîðåíèå çàãðÿçíåíèé â âåùåñòâå; ïðåâðàùåíèå çàãðÿçíåíèé â ðàñòâîðèìûå ïðîäóêòû â ðåçóëüòàòå õèìè÷åñêîé ðåàêöèè è ïîñëåäóþùèé èõ ñìûâ; ìåõàíè÷åñêàÿ î÷èñòêà ïîòîêîì æèäêîñòè ¸èëè ãàçà; ãàçîïëàçìåííîå òðàâëåíèå.

Òâåðäûå ÷àñòèöû, îñåäàþùèå íà ïîâåðõíîñòè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïëàñòèí, ïîñëå ðåçêè, øëèôîâàíèÿ, ñêðàéáèðîâàíèÿ óäàëÿþò ìÿãêèìè êèñòÿìè ñ ïîìîùüþ ìîþùèõ ñðåäñòâ. Òàêîé ñïîñîá î÷èñòêè íàçûâàåòñÿ ñêðóááèðîâàíèåì. Êèñòè èçãîòîâëÿþò èç áåëè÷üåãî èëè êîëîíêîâîãî ìåõà, ìîõåðà, íåéëîíà è äð. Ïðîöåññ ñêðóááèðîâàíèÿ ïðîèñõîäèò ñëåäóþùèì îáðàçîì. Íà âðàùàþùèéñÿ ðàáî÷èé ñòîë ïîìåùàþò êàññåòó ñ ïëàñòèíàìè, ïîäàþò äåèîíèçîâàííóþ âîäó è ùåòêàìè íà÷èíàþò îáðàáàòûâàòü ïîâåðõíîñòü ïëàñòèí. Çàòåì ïîäàþò âîäó ñ äîáàâëåíèåì ìîþùåãî âåùåñòâà, ñïîñîáñòâóþùåãî îòäåëåíèþ îò ïîâåðõíîñòè ïëàñòèí òâåðäûõ ÷àñòèö. Ïîñëå îáðàáîòêè ðàñòâîðîì ìîþùåãî âåùåñòâà ñíîâà îòìûâàþò ïîâåðõíîñòè ïëàñòèí äåèîíèçîâàííîé âîäîé è ñóøàò ïëàñòèíû öåíòðèôóãèðîâàíèåì.

Íåäîñòàòîê ñêðóááèðîâàíèÿ çàêëþ÷àåòñÿ â òîì, ÷òî ùåòêè íå ìîãóò ïðîíèêàòü â óãëóáëåíèÿ è íåðîâíîñòè ìèêðîííûõ ðàçìåðîâ. Ïîýòîìó íàèáîëüøåå ðàñïðîñòðàíåíèå ïîëó÷èë ñïîñîá î÷èñòêè, ñî÷åòàþùèé îòìûâêó êèñòÿìè è ïðîìûâêó ñòðóåé ðàñòâîðèòåëÿ èëè äåèîíèçîâàííîé âîäû. Äàâëåíèå æèäêîñòè â ñòðóå ðåãóëèðóåòñÿ è äîñòèãàåò 3*10⁷ Ïà.

Îðãàíè÷åñêèå ïëåíêè ñ ïîâåðõíîñòè ïëàñòèí óäàëÿþò ñ ïîìîùüþ îðãàíè÷åñêèõ ðàñòâîðèòåëåé: òðèõëîðýòèëåíà, õëîðèñòîãî ìåòèëåíà, õëàäîíà, òîëóîëà, êñèëîëà, ìåòèëîâîãî, ýòèëîâîãî èëè èçîïðîïèëîâîãî ñïèðòà, àöåòîíà, óàéò-ñïèðèòà è äð. Ïëàñòèíû îáðàáàòûâàþò â æèäêîì ðàñòâîðèòåëå ëèáî â åãî ïàðàõ. Âîçìîæíî òàêæå ñî÷åòàíèå ïàðîâîé è æèäêîñòíîé îáðàáîòîê. ×àñòî ðàñòâîðèòåëü äîâîäÿò äî êèïåíèÿ, ïîñëå ÷åãî ïðîèçâîäÿò î÷èñòêó. Øèðîêî èñïîëüçóþò óëüòðàçâóêîâóþ î÷èñòêó ïëàñòèí â îðãàíè÷åñêèõ ðàñòâîðèòåëÿõ. Ïðè òàêîì ñïîñîáå î÷èñòêè â âàííó ñ ðàñòâîðèòåëåì ïîìåùàþò èçëó÷àòåëè óëüòðàçâóêîâûõ êîëåáàíèé, ïîä äåéñòâèåì êîòîðûõ â æèäêîñòÿõ îáðàçóþòñÿ ìåëü÷àéøèå ïóçûðüêè, îáëàäàþùèå âûñîêîé ïðîíèêàþùåé ñïîñîáíîñòüþ è ñïîñîáñòâóþùèå îòäåëåíèþ çàãðÿçíåíèé îò ïîâåðõíîñòè.

Ââèäó òîêñè÷íîñòè îðãàíè÷åñêèõ ðàñòâîðèòåëåé øèðîêîå ïðèìåíåíèå íàõîäÿò âîäíûå ìîþùèå ðàñòâîðû. Ðàñòâîðûùåëî÷åé ðàçëàãàþò ðàñòèòåëüíûå è æèâîòíûå æèðû ïðè 80-100°Ñ, ïðè÷åì ïðîäóêòû ðàçëîæåíèÿ ëåãêî ðàñòâîðÿþòñÿ è ñìûâàþòñÿ âîäîé. Ìèíåðàëüíûå ìàñëà óäàëÿþò 0.5-1.0 %-íûìè ðàñòâîðàìè ïîâåðõîñòíî-àêòèâíûõ âåùåñòâ.

Àòîìíûå è èîííûå çàãðÿçíåíèÿ, êàê ïðàâèëî, óäàëÿþò ïðîìûâêîé â êèñëîòàõ è äåèîíèçîâàííîé âîäå. Ïðîììâêà â êèñëîòàõ ïîçâîëÿåò óäàëèòü àäñîðáèðîâàííûå èîíû ìåòàëëîâ è ðàñòâîðèòü îêñèäíûå ïëåíêè íà ïîâåðõíîñòè ïîëóïðîâîäíèêîâ. ×àùå âñåãî èñïîëüçóþò àçîòíóþ, ïëàâèêîâóþ, ñåðíóþ, ñîëÿíóþ, óêñóñíóþ è ôîñôîðíóþ êèñëîòû. Ïðîöåññ îòìûâêè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïëàñòèí äåèîíèçîâàííîé âîäîé âåäóò, ïîñòîÿííî èçìåðÿÿ ýëåêòðè÷åñêîå ñîïðîòèâëåíèå âîäû. Ïî ìåðå ñíèæåíèÿ êîíöåíòðàöèè ïðèìåñåé ñîïðîòèâëåíèå âîäû ïîñòåïåííî ïîâûøàåòñÿ. Ïðè óñòàíîâëåíèè ïîñòîÿííîãî ñîïðîòèâëåíèÿ âîäû ïðîöåññ îòìûâêè ñ÷èòàåòñÿ çàêîí÷åííûì.

Êðîìå êèñëîò äëÿ óäàëåíèÿ èîííûõ çàãðÿçíåíèé èñïîëüçóþò âîäíûå ðàñòâîðû, ñîäåðæàùèå ïåðåêèñü âîäîðîäà è àììèàê. Îáðàáîòêó òàêèìè ðàñòâîðàìè âåäóò â òå÷åíèå 10-20 ìèí ïðè 75- 80 Ñ.

Ïîñëå îòìûâêè ïëàñòèí â æèäêîñòè èõ íåîáõîäèìî ïðîñóøèòü. Îáû÷íî ïîñëå îáðàáîòêè â âîäíûõ ðàñòâîðàõ ïëàñòèíû îáðàáàòûâàþò â îðãàíè÷åñêèõ ðàñòâîðèòåëÿõ, êîòîðûå ëåã÷å è íàäåæíåå î÷èùàþòñÿ îò ïðèìåñåé, ÷åì âîäà. Ïîýòîìó ñóøêó ëó÷øå ïðîèçâîäèòü ïîñëå ôèíèøíîé îòìûâêè, íàïðèìåð, â àöåòîíå èëè ýòèëîâîì ñïèðòå. Ñóøêó íàãðåâîì â òåðìîñòàòàõ èëè ïîä èíôðàêðàñíûìè ëàìïàìè ïðèìåíÿþò â òîì ñëó÷àå, êîãäà ê ïîâåðõíîñòè ïðåäúÿâëÿþò ñðàâíèòåëüíî íèçêèå òðåáîâàíèÿ, òàê êàê ïðè èñïàðåíèè ñ ïîâåðõíîñòè ïëàñòèí íà íèõ îñòàþòñÿ ðàñòâîðåííûå â ïëåíêå æèäêîñòè ïðèìåñè. Áîëåå êà÷åñòâåííóþ ñóøêó ïëàñòèí ïðîèçâîäÿò öåíòðèôóãèðîâàíèåì èëè îáäóâîì ãîðÿ÷èì î÷èùåííûì ãàçîì.  ýòèõ ñëó÷àÿõ çíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü æèäêîñòè ñäóâàåòñÿ ñ ïîâåðõíîñòè ïëàñòèí âìåñòå ñ ðàñòâîðåííûìè â íåé ïðèìåñÿìè.

Ïëàçìåííîå òðàâëåíèå, îòíîñÿùååñÿ ê òàê íàçûâàåìûì “ñóõèì” cïîñîáàì î÷èñòêè, ïðîâîäÿò ÷àùå âñåãî â ïëàçìå êèñëîðîäà, êîòîðàÿ ïåðåâîäèò ïîâåðõíîñòíûå çàãðÿçíåíèÿ â ëåòó÷èå êîìïîíåíòû.

Âàæíîé ÿâëÿåòñÿ îïåðàöèÿ êîíòðîëÿ ÷èñòîòû ïîâåðõíîñòè ïëàñòèí, ïîñêîëüêó òîëüêî îíà ìîæåò ïîêàçàòü, íàñêîëüêî ýôôåêòèâíû ïðîöåññû î÷èñòêè è ïðèãîäíû î÷èùåííûå ïëàñòèíû ê ïåðåäà÷å äëÿ èçãîòîâëåíèÿ ïðèáîðîâ.

Îñíîâíûìè ìåòîäàìè êîíòðîëÿ ÷èñòîòû ïîâåðõíîñòè ÿâëÿþòñÿ: ìåòîäû, îñíîâàííûå íà èçìåíåíèè åå ñìà÷èâàåìîñòè, ìèêðîñêîïè÷åñêèå, ôîòîìåòðè÷åñêèå è ñïåêòðàëüíûå.

Ïðè îêóíàíèè ïëàñòèíû â äåèîíèçîâàííóþâîäó èëè ðàñïûëåíèè âîäû íà âëàæíóþ ïîâåðõíîñòü ïëàñòèíû íà çàãðÿçíåííûõ ó÷àñòêàõ íå îáðàçóåòñÿ ðàâíîìåðíîãî ñëîÿ âîäû. Ìåòîäû, îñíîâàííûå íà èçìåíåíèè ñìà÷èâàåìîñòè, ïðîñòû, íàãëÿäíû, íî íåäîñòàòî÷íî ÷óâñòâèòåëüíû.

Ìèêðîñêîïè÷åñêèå ìåòîäû îñíîâàíû íà íàáëþäåíèè ïîâåðõíîñòè â ñâåòëîì èëè òåìíîì ïîëå îïòè÷åñêîãî ìèêðîñêîïà, à òàêæå ñ ïîìîùüþ ýëåêòðîííîãî ìèêðîñêîïà. Ïðè íàáëþäåíèè â òåìíîì ïîëå èñïîëüçóåòñÿ êîñîå îñâåùåíèå, èñêëþ÷àþùåå ïîïàäàíèå â îáúåêòèâ çåðêàëüíî îòðàæåííûõ îò ïîâåðõíîñòè ëó÷åé.  ýòîì ñëó÷àå âûÿâëÿþòñÿ îñòàòêè îðãàíè÷åñêèõ ðàñòâîðèòåëåé, êîòîðûå îáðàçóþò õàðàêòåðíûå óçîðû. óçîðû. Çàãðÿçíåíèÿ è äåôåêòû íà ïîâåðõíîñòè ïîëèðîâàííûõ ïëàñòèí àñòèí íàáëþäàþòñÿ â âèäå ñâåòÿùèõñÿ òî÷åê. Èõ ïîäñ÷åò íà åäèíèöå ïëîùàäè ïëàñòèíû âåäóò ïðè óâåëè÷åíèè â 50-400 ðàç.

Ôîòîìåòðè÷åñêèå, ñïåêòðàëüíûå, à òàêæå äðóãèå ìåòîäû êîíòðîëÿ- ÷èñòîòû ïîâåðõíîñòè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïëàñòèí â ïðîéûøëåííîñòè øèðîêîãî ðàñïðîñòðàíåíèÿ íå ïîëó÷èëè. Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ òðåáóåìîé ÷èñòîòû ïîâåðõíîñòè ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ïëàñòèí (êðîìå ïðîöåññîâ î÷èñòêè) â ìàñøòàáàõ ïðåäïðèÿòèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ öåëûé ðÿä îðãàíèçàöèîííûõ è ñàíèòàðíî-ãèãèåíè÷åñêèõ ìåðîïðèÿòèé. Îáÿçàòåëüíûì óñëîâèåì ïîëó÷åíèÿ êà÷åñòâåííûõ ïëàñòèí ÿâëÿåòñÿ ïðîâåäåíèå êàæäîé îïåðàöèè íà èçîëèðîâàíííûõ äðóã îò äðóãà ïðîèçâîäñòâåííûõ ó÷àñòêàõ. Ýòî èñêëþ÷àåò ïîïàäàíèå áîëåå êðóïíûõ àáðàçèâîâ ñ îïåðàöèé ãðóáûõ ïðåäâàðèòåëüíûõ îáðàáîòîê â ïîìåùåíèÿ, ãäå îñóùåñòâëÿåòñÿ äîâîäêà. Öåëåñëëáðàçíî òàêæå âíóòðè ó÷àñòêà çàêðåïëÿòü êîíêðåòíîå îáîðóäîâàíèå çà îïåðàöèÿìè, îòëè÷àþùèìèñÿ ñîñòàâîì èñïîëüçóåìûõ ñóñïåíçèé.

Ó÷àñòêè ïî èçãîòîâëåíèþ ïëàñòèí ðàñïîëàãàþòñÿ â ïîìåùåíèÿõ, îòâå÷àþùèõ òðåáîâàíèÿì ïåðâîé êàòåãîðèè âàêóóìíîé ãèãèåíû, ñîãëàñíî êîòîðûì â 1 ë âîçäóõà íå äîïóñêàåòñÿ ïðèñóòñòâèå áîëåå 70 ÷àñòèö êðóïíåå 1 ìêì.  ýòèõ ïîìåùåíèÿõ ñîçäàþò çàùèòíûå ãîðèçîíòàëüíûå ëàìèíàðíûå ïîòîêè î÷èùåííîãî âîçäóõà, êîòîðûå ïðåïÿòñòâóþò ïîïàäàíèþ èíîðîäíûõ ÷àñòèö â ðàáî÷èå çîíû îáîðóäîâàíèÿ  êà÷åñòâå äîïîëíèòåëüíîé ìåðû, ïðåïÿòñòâóþùåé ïîïàäàíèþ ÷àñòèö, èç âîçäóõà íà ïîëèðîâàëüíèêè ñòàíêîâ ôèíèøíîãî è ñóïåðôèíèøíîãî ïîëèðîâàíèÿ, óñòàíàâëèâàþò ñïåöèàëüíûå çàùèòíûå êîëïàêè èç ïðîçðà÷íîãî ïëàñòèêà. Ðàáî÷èé ïåðñîíàë ýòèõ ó÷àñòêîâ îáåñïå÷èâàåòñÿ ñïåöîäåæäîé è ñïåöîáóâüþ, ñîçäàþùåé ìèíèìàëüíîå êîëè÷åñòâî çàãðÿçíåíèé. Êðîìå òîãî, îãðàíè÷èâàåòñÿ èñïîëüçîâàíèå ðàáîòíèêàìè êîñìåòè÷åñêèõ ñðåäñòâ.

-27 -