ОПТИМІЗАЦІЯ ТЕХНОЛОГІЇ ОЧИЩЕННЯ КВАРЦОВИХ РЕАКТОРІВ ДЛЯ ДИФУЗІЇ БОРУ У ВИРОБНИЦТВІ НАПІВПРОВІДНИКОВИХ ДІОДІВ

Abstract

Кварцові реактори у складі дифузійних печей широко застосовуються у виробництві напівпровідникових приладів і інтегральних схем для проведення процесів термічного окислення, дифузії домішок, різного високотемпературного відпалу. У виробництві р+-n діодів кварцові реактори використовуються для дифузії бору. В процесі дифузії на внутрішніх стінках кварцових реакторів і в порах в кварці утворюється боросилікатне скло, що є хорошим гетером. При температурах дифузії бору (900–1200оС) боросилікатне скло інтенсивно адсорбує різні домішкові атоми, гази і пари. Так як дифузійні кварцові реактори, лодочки і підкладки при експлуатації сильно насичуються дифузантом і іншими забруднюючими домішками, а високі температури і тривалий контакт з хімічно активними газовими середовищами викликає розскловування і збільшення пористості кварцу, адсорбційна здатність його поверхні безперервно збільшується і оснащення стає неконтрольованим джерелом домішок. Окрім того, поверхня кварцу руйнується і утворена крихта забруднює поверхню напівпровідникових пластин, що обробляються. Показано, що причиною незадовільного очищення кварцових реакторів при їх обробці в кислотних травниках є утворення на внутрішній поверхні реакторів важкорозчинних з′єднань типу Si-B, які зазвичай утворюються на поверхні кварцу при проведені процесів диффузіїї бору. Детально розглянута запропонована технологія очистки кварцевого реактора за допомогою його додаткової обробки водяною парою перед проведенням хімічної обробки. Встановлено, що попередня обробка внутрішньої поверхні реактора водяною парою в діапазоні температур 700–800оС на протязі 15–30 хвилин дає можливість зменшити в’язкість боросилікатного скла, що забезпечує повне його видалення з поверхні та пор в кварці в процесі послідуючої обробки в плавиковій кислоті. Наведено експериментальні результати дослідження впливу розробленої технології очищення кварцового реактора на характеристики діодних структур, що виготовляються при використанні досліджувального реактора, та показана її ефективність щодо зниження рівня зворотних струмів і підвищення виходу придатних діодів.