Курсовая работа: Разработка магнитодиода
Далее проводится четвертая операция фотолитографии по сплаву
алюминия для формирования контактных площадок. В окнах, вскрытых в защитном
окисле, сплав образует электрический контакт с арсенидом галлия после
кратковременного отжига (10 мин) при температуре (550±1) °C в атмосфере азота.
Затем проводится контроль функционирования магнитодиодов с помощью измерителя
характеристик полупроводниковых приборов типа Л2-56.
После контроля функционирования проводится
низкотемпературное осаждение окиси арсенида галлия толщиной (0.37-0.52) мкм для
защитного покрытия магнитодиода (пассивация) при температуре (420-450) °C.
Затем проводится еще одна (пятая) фотолитография по пленке
защитного диэлектрика для вскрытия окон к контактным площадкам.
При изготовлении магнитодиодов применяются многослойные
контактные площадки. В качестве контактного и адгезионного слоев используется
пленка хрома с удельным сопротивлением rS= 180-220 Ом/ÿ,
а в качестве проводящего слоя - пленка меди толщиной (1-1.5) мкм.
После напыления пленок хрома и меди проводится шестая
фотолитография для нанесения гальванического покрытия сплава олово-висмут
толщиной 8-12 мкм на контактные площадки для защиты пленки от окисления и для
улучшения присоединения внешних выводов к контактным площадкам. Затем
проводится гальваническое наращивание слоев олово-висмут и после удаления
пленки фоторезиста - травление с оставшейся поверхности пластины напыленных
пленок меди и хрома. Зона с повышенной скоростью рекомбинации формируется
грубой шлифовкой грани, противоположной грани с контактами. Этим методом
обеспечивается скорость рекомбинации выше 2·103 см/с. На "планарной"
грани скорость поверхностной рекомбинации существенно ниже.
а)
б)
в)
г)
д)
е)
ж)
з)
и)
к)
л)
м)
н)
Рис. 6.1. Схема технологического процесса изготовления
магнитодиода: а) нанесение пиролитического окисла; б) фотолитография для
получения маски из фоторезиста под ионное легирование бором; в) ионное
легирование бором; г) фотолитография для получения маски из фоторезиста под
ионное легирование фосфором; д) ионное легирование фосфором; е) формирование
контактных окон в защитной пленке окисла перед напылением алюминия; ж) напыление
пленки алюминия; з) фотолитография по алюминию для формирования контактных
площадок; и) нанесение защитной пленки пиролитического окисла; к) фотолитография
для вскрытия контактных площадок; л) напыление адгезионного подслоя хрома и
проводящего слоя меди; м) фотолитография для нанесения гальванического покрытия
сплава олово-висмут; н) нанесение сплава олово - висмут и травление пленок меди
и хрома.
Маршрут изготовления магнитодиодов.
1. Химическая обработка арсенид галлиевых пластин,
двухстадийная в перекисно-аммиачном растворе и смеси Каро. Смесь Каро - H2О2:
Н2SO4= 1: 3.
2. Отмывка в деионизованной воде в течение 4-6 минут.
3. Низкотемпературное осаждение пиролитического окисла
толщиной (0.4±0.1) мкм. Продвигать
лодочку с пластинами через три зоны с разными температурами: 250 °C, 350 °C
и 450 °C, по три минуты в каждой. Затем
выдержать в зоне при 500 °C в течение (5±1) мин в парах окислителя от 60 до 150 мин.
5. Травление окисла. Состав травителя: H2O - 206
мл, аммоний фтористый (NH4F) - 401 г, кислота фтористоводородная (HF)
- 60 мл, кислота уксусная (CH3COOH) - 166 мл, глицерин (C3H8O3)
- 166 мл. Остатки окисла на пластине не допускаются.
6. Фотолитография для получения маски из фоторезиста под
легирование бором. Фоторезист ФП-РН-7 или ФП-383.
7. Ионное легирование бором для формирования областей p+.
Доза облучения - 330 мкКл/см2, энергия - (80¸100) кэВ, поверхностное сопротивление rS = 800
Ом / ÿ.
8. Удаление маски фоторезиста плазмохимическим травлением в
атмосфере кислорода (О2).
9. Химическая обработка пластин в перекисно-аммиачном
растворе.
10. Фотолитография для получения маски из фоторезиста под
легирование фосфором. Фоторезист ФП-РН-7 или ФП-383.
11. Ионное легирование фосфором для формирования областей n+.
В качестве источника примесей используется фосфор треххлористый (PCl3).
Доза облучения - 330 мкКл/см2, энергия (80¸100) кэВ, поверхностное сопротивление rS = 130
Ом/ÿ.
12. Удаление маски фоторезиста плазмохимическим травлением в
атмосфере кислорода (О2).
13. Химическая обработка пластин в смеси Каро.
14. Низкотемпературное осаждение окисла толщиной (0.4±0.1) мкм.
15. Фотолитография для формирования окон под контакт с
металлизацией.
16. Химическая обработка пластин перед напылением.
17. Напыление пленки сплава Al толщиной (0.8-1.5) мкм,
температура подложки 200 °C.
18. Фотолитография по сплаву алюминий-галлий для
формирования контактных площадок. Травления не более 1.5 мкм, уход размеров не
более 2 мкм.
19. Химическая обработка пластин перед вжиганием Al.
20. Термообработка для формирования надежных контактов между
контактными площадками и легированными слоями (вжигание Аl) при температуре (500±1) °C
в течение 10 мин в атмосфере азота.
21. Контроль функционирования с помощью измерителя
характеристик полупроводниковых приборов Л2-56. Не удовлетворяющие требованиям
пластины бракуются.
22. Химическая обработка пластин.
23. Низкотемпературное осаждение окисла толщиной (0.37¸0.52) мкм для защитного покрытия
элементов (пассивация) при температуре (420¸450)
°C.
24. Фотолитография для вскрытия контактных площадок.
25. Травление (вскрытие контактных площадок в пиролитическом
окисле). Состав травителя: Н2O - 412 г, NH4F - 174 г, HF -
58 г, CH3COOH - 160 г, глицерин - 160 г.
26. Химическая обработка пластины в перекисно-аммиачном
растворе.
27. Напыление слоев хром-медь. Пленка хрома пылится с
удельным сопротивлением r= (180¸220) Ом/ÿ,
а пленка меди толщиной (1¸1.5) мкм.
28. Фотолитография для нанесения гальванического покрытия на
контактные площадки. Фоторезист ФП-383. Активация химическая поверхности меди
для удаления пленки окиси меди в растворе HCl: H2O= 1:1.
29. Гальваническое осаждение пленки олово-висмут толщиной 8-12
мкм.
30. Плазмохимическое удаление фоторезиста в атмосфере
кислорода.
31. Травление пленки напыленной меди в травителе: H2SO4
- 50 мл, окись хрома (CrO3) - 450 г, H2O - до 1000
мл.
32. Травление пленки хрома в травителе: KOH - 28 мл, калий
железосинеродистый [K3Fe (CH) 6] - 250 г, H2O -
до 1000 мл.
33. Нанесение лака на планарную сторону пластины в качестве
защитного покрытия перед шлифовкой обратной стороны для получения шероховатой
поверхности.
34. Шлифовка обратной стороны пластины порошком шлифовальным
"Электрокорунд белый" М14 с последующей отмывкой в спирто -
бензиновой смеси (1:1) и в чистом этиловом спирте.
35. Лужение контактных площадок в припое ПОС-61 методом
окунания в установке лужения при температуре (230±10)
°C в течение (1-2) с. с предварительным
флюсованием в специальном флюсе.
36. Скрайбирование пластин для разделения их на кристаллы. Затем
производится разделение (ломка) пластины на кристаллы.
Сборка чувствительного элемента.
Сборка включает подсоединение - монтаж структур к основаниям
корпусов, выводным рамкам или дополнительным подложкам, монтаж навесных
кристаллов, компонентов к платам, подсоединение электродных выводов к
контактным площадкам и внешним выводам.
В процессе хранения и эксплуатации датчик подвергают
воздействию внешних факторов: климатических, механических и радиационных. Поэтому
требуется защита, обеспечивающая их работоспособность в течение длительного времени.
Рекомендуется применять корпусную защиту чувствительного элемента.
Для крепления кристаллов на основание корпуса более дешевым
методом является клейка кристаллов на основание корпуса (например клеем ВК-9).
Для присоединения выводов к контактным площадкам и внешним
выводам корпуса прибора используется метод УЗ сварки на установке "Контакт-4А".
Метод состоит в присоединении выводов в виде тонких металлических проволочек (диаметр
10…30мкм) к контактным площадкам при одновременном воздействии инструмента,
совершающего высокочастотные колебания. Для изготовления проволоки применяются
пластические металлы, обычно алюминий и золото. В качестве материала проволоки выбираем
более прочное золото ГОСТ 7222-75. Достоинства такой сварки - соединение без
применения флюса и припоев металлов в твёрдом состоянии при сравнительно низких
температурах и малой их деформации 10…30% как на воздухе, так и в атмосфере
защитного газа. [3]
К корпусам предъявляются такие требования: корпус должен
обладать достаточной механической прочностью; конструкция его должна позволять
легко и надёжно выполнять электрическое соединение; а также выполнять надёжную
изоляцию элементов; предотвращать проникновение влажности к защищаемой подложке
и др. [8]
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 |