Проектирование сенсора механической величины, страница 4

1.3.    Контроль на плоскопараллельность (разброс ~ 2 мкм).

1.4.    Травление пластины в смеси плавиковой, азотной и уксусной кислот (70% - азотная; 29% - плавиковая; 1% - уксусная) при температуре (60-70)⁰С.

1.5.    Полирование с использованием в качестве полирующей суспензии коллоидного раствора частиц SiO₂ размером ~ 10 нм в водном растворе гидроокиси натрия.

1.6.    Очистка подложки, для удаления остатков суспензии и воска в растворе кислот.

1.7. Контроль подложек на степень совершенства их кристаллической структуры. Качество поверхности подложек определяется визуально в темном поле микроскопа, а количество дефектов, приходящихся на единицу площади, по количеству светящихся точек.

2. Очистка поверхности пластины n-типа после механической обработки перед окислением от органических и неорганических загрязнений.

3. Двустороннее окисление пластин. Окисление проводят при (1100-1150)⁰С в особо чистых технологических средах путем термической диффузии, выращивая при этом слой оксида кремния толщиной (0.5 - 1) мкм, к качеству которого предъявляют очень высокие требования. Толщину слоя диоксида определяют по его окраске, а качество поверхности (наличие загрязнений и сквозных пор) – так же, как после химической обработки.

4. Фотолитография на планарной стороне.

На стороне где предполагается создать электрическую схему, с помощью фотолитографии удаляют слои двуокиси кремния в тех местах, где будут находиться тензорезисторы. Формируют в слое оксида кремния окна, в которые затем будут проводить диффузию. При проведении этой операции необходимо контролировать качество поверхности подложек во вскрытых окнах. Если на поверхности имеются островки оксида кремния, то через них не проникнут диффундирующие атомы и, следовательно, в этом месте не изменился тип электропроводности. Такие дефекты значительно повышают токи утечки.

4.1. Нанесение на пластину позитивного резиста с разрешением < 0.1 мкм.

4.2.    Совмещение топологического рисунка по знакам совмещения.

4.3. Проявление в растворителе из смеси метил изобутилового кетона (МИБК) и изопропилового спирта в соотношении 1:1.

4.4. Обработка подложки в кислотах для удаления остатков резиста.

Удаление слоя окисла для вскрытия окна под диффузию.

5. Процесс двухстадийной диффузии атомов примеси.

Процесс диффузии состоит из двух стадий: загонки и разгонки примеси. В первой стадии процесса постоянный внешний  источник постоянно поставляет к поверхности пластин-заготовок примесь в газообразном состоянии, причём её расход отрегулирован так, что на поверхности пластины поддерживается постоянная концентрация N₀ , хотя примесь при этом поступает вглубь кристалла. Процесс выполняют до тех пор, пока примесь не окажется на заданной глубине.

При N₀=const решение уравнения

,                                                                                             (1)

.                                                                              (2)

Вторая стадия процесса сводится к перераспределению (разгонке) примеси по глубине до тех пор, пока она не углубится на заданную величину X_n. Таким образом, количество примеси, введённое предварительно в поверхностный слой, или доза легирования Q [см^–2] сохраняется постоянной до конца процесса разгонки.

При Q=const решение уравнения (1),

,                                                         (3)

где D_p и t_p – коэффициент диффузии и время процесса разгонки. Необходимая доза легирования Q обеспечивается на первой стадии процесса (загонка примеси) с постоянным внешним источником примеси: