Хіміко – механічне полірування

Найдосконаліші поверхні можна отримати, застосовуючи метод хіміко - механічного полірування. Суть методу полягає в механічному видаленні продуктів хімічної взаємодії матеріалу підкладки з полірувальними складами. Зазвичай полірування здійснюють суспензіями на основі двоокису кремнію, двоокису цирконію, алмазними пастами, а також розчинами, що містять двовалентні іони міді. Полірувальна суміш (водний розчин азотно-кислої міді і фтористого амонію) подається на полірувальне полотно. На поверхню кремнію осаджується шар міді, одночасно кремній розчиняється з утворенням силікатів. Шар міді рівномірної товщини видаляється механічно з поверхні підкладок за допомогою полірувального полотна. Якість полірування злежить від складу розчину, pH розчину, температури полірування.

Також використовують абразивні суспензії і неабразивні суміші. Хімічно активним середовищем для виготовлення суспензій є лужні та кислотні розчини з окиснювачами.

Хімічне полірування - це поверхневе хімічне травлення, в результаті якого згладжуються нерівності підкладки, тобто зменшується шорсткість. Під час хімічного полірування з поверхні пластини усувається шар, який залишається піфсдя механічної обробки, відбувається очищення від сторонніх включень, забруднень і різних плівок. Хімічне полірування здійснюється в умовах ламінарного потоку травника щодо поверхні пластини

15. Методи хімічного травлення ґрунтуються на процесах хімічних реакцій, які супроводжують розчинення матеріалів. Методи хімічного травлення можна класифікувати так:

- ізотропне – розчиненя матеріалу з однаковою швидкістю у всіх напрямках монокристала; застосовують для усунення порушеного поверхневого шару і полірування поверхні.

- анізотропне - розчинення матеріалу з різною швидкістю травлення у різних напрямках монокристала; використовують для металографічного та оптичного дослідження структурних, поверхневих і об’ємних дефектів;

- селективне - розчинення матеріалу з різною швидкістю на різних ділянках поверхні з однією і тією самою кристалографічною орієнтацією підкладки (або з різними швидкостями травлення шарів різного хімічного складу в селективних травниках); виявляються дефекти і недосконалості кристалічної структури підкладок (дислокація, дефекти пакування, межі зерен тощо);

- декоруюче та забарвлююче хімічне травлення – різновид селективного травлення – використовують для дослідження щільності та розподілу дислокацій, їхньої природи і механізму утворення, для виявлення p-n переходів, різних фазових включень;

-локальне – видалення матеріалу лише зі строго обмежених ділянок підкладки: забезпечує одержання кристалів певної конфігурації, заданого рельєфу на поверхні підкладок; дає змогу створювати необхідний рисунок схеми (здійснювати мезатравлення, створювати задану конфігурацію в плівкових покриттях). Для локального хімічного травлення використовують ізотропні й анізотропні травники;

-пошарове - рівномірно послідовне знаття тонких поверхневих шарів напівпровідника після іонної імплантації, дифузії легуючої домішки; використовують для вивчення поверхневих та об’ємних дефектів кристалічної структури підкладок та епітаксій них шарів. Використовуються полірувальні травники з малою швидкістю травлення (менше за 0,1 мкм/хв).

16. Методи очищення поверхні підкладок. Найпростішим способом очищення пластин рідинами є метод занурення. Однак його можна використовувати тільки на перших стадіях очищення і переважно в малосерійному виробництві, коли вимоги до якості поверхні та геометрії невисокі.

Очищення зануренням виконують у спеціальних герметичних установках з двома-чотирма з’єднаними в єдиний блок вапнами з рівнем рідини, що підвищується від ванни до ванни. Напівпровідникові касети (або підкладки) в хімічно інертних, наприклад, фторопластових касетах занурюють у ванну з найменшим рівнем і в міру очищення послідовно переносять у ванни з більшим рівнем розчинника. У ванну з найбільшим рівнем з перегінного куба надходить чистий розчинник, а з неї надлишок розчинника стікає у ванну з меншим рівнем і т.д. З ванни з найменшим рівнем забруднений розчинник зливається у відстійник, з якого надходить для очищення дистиляцією в перегінний куб. Багаторазове промивання в кількох ваннах, а отже, у свіжих порціях розчинника, зменшує ймовірність зворотного попадання забруднень на оброблювану поверхню, і підвищую якість очищення. Поряд з використання великої кількості розчинника і свіжих його порцій знежирення інтенсифікують також підігріванням і перемішування розчинника. З підвищенням температури розчинність молекул жиру збільшується, тому очищення здійснюють у гарячих (аж до температури кипіння) розчинниках.

Якщо в одній ванні обробляється декілька партій рідини без її заміни, останні партії відмиваються гірше. Для прискорення відмивання використовується збудження рідини (барботаж, перемішування мішалками і крильчатками, ультразвукові коливання). Якість очищення пластин способом занурення не найкраща, оскільки забруднення, які потрапили з пластин у рідину, можуть перейти з рідини на пластини. Частинки пилу погано змочуються водою і, відриваючись від виробу, спливають наверх. Тому вони можуть також осідати на вже очищені пластини в момент їхнього витягування з розчину.

З метою постійного виведення забруднень з поверхні пластин і заміни рідини під час обробки використовуються ванни з протіканням, яке передбачають як в ультразвукових, так і в звичайних ваннах. Для економії мийної рідини використовується її циркуляція за допомогою насоса. Для очищення реактиву або розчинника встановлюється високоефективний фільтр. Завдяки цьому вибір промивається протягом усього циклу чистою рідиною.

На завершальних стадіях очищення пластин найчастіше використовується деіонізована вода. Під час відмивання водою краще очищення досягається тоді, коли відбувається постійна зміна забрудненої води на чисту.