Grunnurinn að fullkomnun: Undirbúningur undirlags fyrir þekjuvöxt með nákvæmni skúffu og pússingu
Ágrip
Afköst og afrakstur epitaxially vaxinna hálfleiðaratækja eru í eðli sínu tengd gæðum upphafshvarflagsins. Allar skemmdir undir yfirborði, ójöfnur yfirborðs eða kristallófræðilegar ófullkomleikar á yfirborði undirlagsins geta breiðst út í húðflæðið og rýrt rafræna, sjónræna og byggingareiginleika. Þessi grein lýsir mikilvægu hlutverki nákvæmni lappa og fægja sem ómissandi skref í undirbúningi undirlags, umbreyta sagaðri oblátu í atómaflötan,-skemmdan grunn sem er tilbúinn fyrir hágæða epitaxial útfellingu.
1. Inngangur: The Imperative for a Flawless Foundation
Epitaxy, ferlið við að vaxa kristallað lag á kristallað undirlag, krefst nærri -fullkominnar atómskráningar. Hvort sem það er til að framleiða leysidíóða, há-rafeinda-hreyfanleika smára (HEMT) eða háþróuð afltæki, þá verður epitaxial lagið að vera einn kristal með lágmarks galla. Ferðin til þessa óspillta ástands hefst ekki í kjarnakljúfnum, heldur í undirbúningsstofunni. Meginmarkmið undirlags undirbúnings er tvíþætt:
1. Náðu fullkomnu plani og samsvörun:Til að tryggja jafna þykkt og stöðugan þekjuvöxt yfir alla oblátuna.
2. Útrýma skemmdum undir yfirborði:Til að fjarlægja vélrænt breytta lagið sem komið var fyrir með fyrri aðferðum eins og sneiðum eða mölun, sem skilur eftir ófrið, kristallað yfirborð.
Þetta er kerfisbundið framkvæmt með raðbundnu ferli við að lappa og pússa og fægja.
2. Precision Lapping: Listin að stjórna efnisflutningi
Lapping er fyrsta mikilvæga skrefið eftir obláta sneið. Það er vélrænt slípiefni sem er hannað til að fjarlægja fljótt meirihluta skemmda undir yfirborðinu af sneiðum, leiðrétta boga og undið og koma oblátunni í nákvæma markþykkt með frábærri samsíða.
Helstu meginreglur lappa:
Slípiefni:Sviflausn af hörðum, grófum slípiögnum (td áloxíð Al₂O₃ eða kísilkarbíð SiC) í kælivökva/smurefni er notuð.
Tvíhliða-hliða ferli:Yfirleitt er oblátum haldið í burðarefni og þrýst á milli tveggja -snúningslaga plötur (hringi). Þessi samtímis aðgerð á báðum hliðum tryggir frábæra flatneskju og hliðstæðu.
Vélræn aðgerð:Slípiefnin rúlla á milli hringplötunnar og oblátunnar, sem veldur ör-broti og brothættu undirlagsefninu. Þetta fjarlægir efni á skilvirkan hátt en kynnir óhjákvæmilega nýtt, dýpra lag af skemmdum undir yfirborðinu.
Þótt það sé mjög áhrifaríkt fyrir grófa mótun, er yfirborðið sem skilur eftir sig við lappirnar smásæilega gróft og brotið. Það þjónar sem nauðsynlegt, en ófullnægjandi, lokaskref fyrir epitaxy.
3. Efnafræðileg-Vélræn fæging (CMP): Að ná atóma-sléttu
Fæging er síðasta og mikilvægasta skrefið til að búa til ep-tilbúið yfirborð. Þó að ýmsar fægjaaðferðir séu til, hefur efnafræðileg-vélræn fæging (CMP) orðið iðnaðarstaðallinn til að undirbúa undirlag eins og kísil, gallíumarseníð (GaAs) og kísilkarbíð (SiC).
CMP er samverkandi ferli sem sameinar efnaætingu og vélrænni núningi til að ná óviðjafnanlega fullkomnun yfirborðs.
Verkfæri CMP:
1. Efnafræðilegur hluti:Kemískt virk grugglausn (oft kvoðakvoða fyrir Si, eða súrál -miðað fyrir harðari efni) er sett á. Efnin í grugglausninni virkja og mýkja efstu frumeindalög undirlagsins, sem gerir þau næmari fyrir að fjarlægja þau.
2. Vélrænn hluti:Mjúkur, gljúpur pólýúretanpúði þrýstir að snúnings oblátunni. Slípandi nanóagnirnar í gróðurlausninni slípa mjúka, efnafræðilega breytta lagið varlega.
Þessi sameinaða aðgerð gerir kleift að fjarlægja efni á atómstigi án þess að koma á nýjum vélrænum brotum. Niðurstaðan er yfirborð sem er ekki aðeins flatt á heimsvísu heldur einnig staðbundið slétt, þar sem Root Mean Square (RMS) grófleiki er oft mældur í Angströms.
4. Ferlisflæði og einkenni
Dæmigert undirlagsflæði er sem hér segir:
1. Sneið:Hleifurinn er skorinn í einstakar oblátur, sem veldur verulegum skemmdum (~10s af µm).
2. Hringing/mala:Fjarlægir ~20-50 µm af µm efni hratt til að koma í veg fyrir skemmdir á sneiðum og skilgreina þykkt.
3. Æsing (valfrjálst):Hægt er að nota efnaæta eftir slípun til að fjarlægja þunnt skemmd lag, sem dregur úr síðari fægjatíma.
4. Fæging (CMP):Fjarlægið síðustu míkron til að ná sléttu og skemmdum-lausu yfirborði.
5. Þrif:Ströng hreinsun (td RCA-hreinsun) er skylda til að fjarlægja öll lífræn, jónísk og málmmengun frá fáguðu yfirborðinu.
Staðfesting á Epi-tilbúnum gæðum er náð með:
Yfirborðsgrófleiki:Mæld með Atomic Force Microscopy (AFM).
Skemmdir undir yfirborði:Metið með-þversniðssendingarrafeindasmásjá (TEM) eða þéttleikaprófum með ætingu.
Flatleiki:Mæld með interferometry.
Hreinlæti:Staðfest með aðferðum eins og Total Reflection X-ray Fluorescence (TXRF).
RF).
5. Niðurstaða
Nákvæm slípa og fægja eru ekki aðeins aukaskref heldur eru grunnurinn að velgengni nútímalegrar myndlistar. Lapping veitir stórsæja víddarstýringu og fyrstu skemmdarfjarlægingu, en CMP skilar þeirri smásæju og atóma -fullkomnun sem krafist er. Með því að framkvæma þetta tveggja-feril vandlega, geta framleiðendur útvegað undirlag sem þjónar sem sannarlega gallalaus sniðmát, sem gerir kleift að vaxa há-afkastaþekjufilma sem þrýsta á mörk hálfleiðaratækni. Leitin að fullkomnu epilayer hefst með leitinni að fullkomnu undirlagi.
