4.7 Геттерування дефектів в напівпровідниках

В технології напівпровідників під геттеруванням розуміють складний фізико-хімічний процес видалення або пасивації дефектів з активних областях приладів і мікросхем.

Ми вже відзначали, що саме поведінкою дефектів в активних (робочих) областях приладів визначається їх якість і функціонування.

По суті геттерування є одним з конкретних механізмів реалізації адаптаційного підходу до управління якістю, оскільки припускає явну підготовку вихідного матеріалу з метою нейтралізації або зменшення наслідків комплексоутворення при виготовленні приладу або мікросхеми.

Найбільше розповсюдження процеси геттерування отримали стосовно напівпровідникових підкладок, особливо кремнієвих.

Більшість методів геттерування заснована на створенні ефективних стоків для рухомих домішок, точкових дефектів або їх ассоціатів, через які останні йдуть з робочої області приладу і перестають бути актуальними. Проте можливі ситуації, коли дефекти, певним чином блокуються на підступах до робочої області в периферійних ділянках приладу.

Методи геттерування можна класифікувати по локалізації геттера щодо пластини (структури). При цьому слід розрізняти робочу сторону пластини структури (тобто, ту сторону, на якій розташовується елементи прилада) і зворотну сторону (яка, як правило, призначена для суцільної металізації під тильний контакт).

Якщо геттер знаходиться на неробочій стороні пластини (структури), може бути реалізований один з наступних процесів:

• створення механічно порушеної тріщинами зони (піскоструйка, шліфовка, нанесення фасок та інше.);

• формування пористого або аморфізованого шару, нанесення плівок інших речовин (Al2O3, Si3N4, і ін.);

• дифузія легуючих домішок з метою створення геттеруючої сітки з дислокацій невідповідності;

• іонна імплантація (Ar, Про, Si, As, B і ін.);

• лазерний відпал;

• ударно-акустична обробка.

В технології кремнію особливо поширене геттерування із зворотної сторони. Особливе розповсюдження при підготовці підкладок ІС отримав процес, коли на початковій пластині формується шар пористого кремнію, який піддається високотемпературному відпалу і окисленню, а потім зшліфовується після того, як в нього підуть рухливі дефекти.

При розташуванні геттера ззовні пластини, звичайно використовують відпал у вакуумі, в інертній атмосфері, в окислювальній або відновній атмосферах, обробку розплавленими металами і флюсами, та інше.

У ряді випадків виникає необхідність геттерування з робочої сторони пластини (структури). Тут з успіхом застосовують всі вищеописані методи, проте, дія геттера повинна бути строго локалізована в неактивних зонах, тобто між активними елементами структури.

З цієї причини геттерування з робочої сторони не отримало ширококого розповсюдження, оскільки його застосування обумовлює зниження виходу годних приладів або мікросхем.

Особливий інтерес, безумовно, викликають методи внутрішнього геттерування, оскільки в цьому випадку геттер вводиться ще на стадії виготовлення кристала або структури. Тут може бути застосовано легування киснем або вуглецем, про що вже мовилося вище, введення дислокації крупних мікродефектів, ізовалентне легування, вигин пластини та інше.

На практиці всі ці методи комбінуються один з одним.