2. .3 Điện trở Collector
3.5 .O y ha nhiệt
O i h a nhiệt là quy trình ử lý đơn giản nhất để tạo một lớp o it silic. Lớp o ít này c nhiều nhiệm vụ khác nhau trong công nghệ silic. Một mặt n được dùng làm cách điện như o it cực cổng, hay o it trư ng trong vi mạch MOS , mặt khác n còn làm khuôn che cho quy trình cấy ion hay ăn mòn đ nh hình silic đa tinh thể.
Silic phản ứng với o i trong không khí thành một lớp ô it mỏng. Chiều dày lớp o it này phụ thuộc vào hướng tinh thể cũng như mật độ tạp chất. Lớp o it này dày vài nanomet. Nếu đưa silic vào môi trư ng oxi h a mạnh thì quá trình này sẽ y ra nhanh hơn. Gồm c hai loại ô i h a là: ô i h a khô và ô i h a m.
3.5.1. Thiết b o y h a
Thiết b dùng để O y hoá thông dụng là lò O y hoá biểu diễn như hình 3.19. Các phiến Si được giữ thẳng đứng trong “thuyền” thạch anh, mỗi
(400 ÷1200)° C.
Trong các lò công nghiệp các phiến sau khi rửa sấy khô đặt vào trong thuyền được tự động đưa vào trong lò và nhiệt độ được nâng l n. Muốn thực hiện O y hoá m ngư i ta sử dụng các khí mát (O2, N2) sục qua nước đun ở nhiệt đô 95oC để đưa nước vào bên trong.
Hình 3.7: Thiết bị Oxy hóa
Các lớp SiO2 được tạo bởi 2 phương pháp c tính chất không hoàn toàn giống nhau. Chất lượng lớp SiO2 được tạo bởi O y hoá khô tốt hơn, tuy nhi n tốc độ O y hoá m lại nhanh hơn O y hoá khô cho n n c thể phối hợp cả 2 phương pháp tr n để chế lớp SiO2. Để tăng tốc đô O y hoá và hoàn thiện chất lượng lớp SiO2, trong công nghệ ngư i ta thư ng cho th m vào phản ứng hoá học các chất chứa Cl như HCl ; C2HCl3; C2H3Cl3.
Các phản ứng khi cho chất úc tác như sau: 4HCl + O2 = 2H2O + Cl2
4C2HCL3 + 9O2 = 2H2O + 6Cl2 + 8CO2
2H2O+ 2Cl2 = 4HCl + O2
3.5.2. O y h a khô
Quá trình O y hoá Si trong o y phân tử ảy ra theo phản ứng: Si + O2 = SiO2
Si b o y hoá ở trong không khí ngay ở nhiệt độ phòng. Tuy nhi n, một khi đã hình thành lớp O yde, các nguy n tử Si phải đi qua lớp O yde để phản ứng với O2 ở bề mặt ngoài hoặc các phân tử O2 phải đi qua lớp O yde đến bề mặt Si để phản ứng với Si, đây là quá trình khuếch tán. Hệ số khuếch tán của Si trong SiO2 nhỏ hơn nhiều so với hệ số khuếch tán của O2.Vì vậy phản ứng O y hoá sẽ ảy ra tr n phần bi n Si-SiO2.
Ở nhiệt độ T(k) nhất đ nh, chiều dày lớp ô ide tăng l n theo th i gian ô i hoá, như vậy lớp bi n Si-SiO2 sẽ d ch dần về phía trong đến Si.
Khí Khí o y khuếch tán Khuếch tán của o y qua lớp o it đã hình thành SiO2 Silicon
Hình 3.8: Quá trình oxy hóa khô
3.5.3.O y h a m
Để tạo lớp O yde dày, giảm th i gian O y hoá. Do nh m OH trong hơi nước khuyếch tán vào trong mạng Si-O-Si, n n các phân tử hơi nước và O2 khuyếch tán nhanh hơn, phản ứng ảy ra nhanh hơn, các hang số B/A và B tăng rất nhanh và mạnh.
Trong O y h a m, hơi nước là chất khí tham gia phản ứng: Si + 2H2O = SiO2 +2H2
Giáo án kỹ thuật vi điện tử Bộ môn công nghệ điện tử
3.6.Quang khắc 3.6.1. Phòng sạch
Công nghệ chế tạo vi mạch đòi hỏi điều kiện phòng sạch đặc biệt là khu vực dành cho công đoạn quang khác. Sở dỉ cần thiết phải c phòng sạch bởi vì các hạt bụi trong không khí c thể rơi tr n mặt phiến bán dẫn hay tr n mặt mặt nạ gây sai hỏng linh kiện và làm hỏng mạch n i chung. Thí dụ, hạt bụi tr n bề mặt bán dẫn c thể cản trở việc cấy màng epita y đơn tinh thể. Hạt bụi trong lớp o ide cực cổng c thể làm tăng độ dẫn và làm hỏng linh kiện do điện áp đánh thủng giảm.
Phòng sạch là một phòng mà nồng độ của hạt lơ lửng trong không khí b khống chế và n được ây dựng và sử dụng trong một kết cấu sao cho sự c mặt, sự sản sinh và duy trì các hạt trong phòng được giảm đến tối thiểu và các yếu tố khác trong phòng như nhiệt độ, độ m, áp suất đều c thể khống chế và điều khiển.
Trong ngành vật lý, khoa học vật liệu, phòng sạch thư ng dùng cho các công nghệ chế tạo vật liệu đòi hỏi độ sạch cao như: quang khắc, công nghệ màng mỏng (MB , sputtering, CVD...), công nghệ linh kiện bán dẫn, linh kiện điện tử, các hệ thống vi cơ điện tử (M MS, N MS), các phép phân tích tinh tế, các ử lý lý h a của sản ph m.
• Tiêu chu n phòng sạch
+ Ti u chu n đầu ti n của phòng sạch là hàm lượng bụi
Các ti u chu n về phòng sạch lần đầu ti n được đưa ra vào năm 1963 ở Mỹ, và hiện nay đã trở thành các ti u chu n chung cho thế giới. Đ là các ti u chu n quy đ nh lượng hạt bụi trong một đơn v thể tích không khí. Ngư i ta chia thành các tầm kích cỡ bụi và loại phòng được ác đ nh bởi số hạt bụi c kích thước lớn hơn 0,5 m tr n một thể tích là 1 foot khối (ft3
) không khí trong phòng.
Các giới hạn hàm lượng bụi trong ti u chu n ISO:
Theo Tổ chức Ti u chu n Quốc tế (International Standards Organization ISO) thì các loại phòng sạch được phân loại theo từng cấp phòng sạch như bảng dưới đây.
Giáo án kỹ thuật vi điện tử Bộ môn công nghệ điện tử
Bảng 3.1. Các giới hạn hàm lượng bụi trong tiêu chuẩn ISO 14644-1
Con ngư i làm trong phòng sạch là một nguồn tạo ra bụi bấn cho phòng. Khi con ngư i di chuyển c thể sản sinh ra rất nhiều hạt bụi b n. Do đ , với mỗi phòng sạch ngư i ta đều dới hạn số ngư i làm việc tương ứng với quy mô của phòng. Để đảm bảo cho môi trư ng trong phòng, ngoài các máy m c thiết b cho công việc thiết yếu trong phỏng thì trang b cho con ngư i là rất cần thiết để giảm thiểu số lượng bụi sản sinh.
Các trang thiết b cần thiết cho ngư i làm việc gồm: - Quần áo bảo hộ : Thư ng áo liền quần
- Mũ bảo hiểm để trùm đầu - Giày vải trùm kín chân
- Mặt nạ trùm mặt. C thể c cả bộ lọc khí thở ở mặt nạ, kính bảo vệ mắt, găng tay
Quần áo, mũ, găng tay, mặt nạ, giày thư ng làm bằng vải, c bề mặt trơn không bắt bụi. Đồng th i đảm bảo cho con ngư i dễ dàng di chuyển.