4.7 Геттерирование дефектов в полупроводниках

В технологии полупроводников под геттерированием понимают сложный физико-химический процесс удаления или пассивации дефектов в активных областях приборов и микросхем.

Мы уже отмечали, что именно поведением дефектов в активных (рабочих) областях приборов определяется их качество и функционирование.

По сути геттерирование является одним из конкретных механизмов реализации адаптационного подхода к управлению качеством, так как предполагает заведомую подготовку исходного материала с целью нейтрализации или уменьшения последствий комплексообразования при изготовлении прибора или микросхемы.

Наибольшее распространение процессы геттерирования получили применительно к полупроводниковым подложкам, особенно кремниевым.

Большинство методов геттерирования основано на создании эффективных стоков для подвижных примесей, точечных дефектов или их ассоциатов, через которые последние уходят из рабочей области прибора и перестают быть актуальными. Однако возможны ситуации, когда дефекты, определённым образом блокируются на подступах к рабочей области в периферийных участках прибора.

Методы геттерирования можно классифицировать по локализации геттера относительно пластины (структуры). При этом следует различать рабочую сторону пластины структуры (т.е., ту сторону, на которой располагается приборные элементы) и обратную сторону (которая, как правило, предназначена для сплошной металлизации под тыльный контакт).

Если геттер находится на нерабочей стороне пластины (структуры), может быть реализован один из следующих процессов:

• создание механически нарушенной трещиноватой зоны (пескоструйка, шлифовка, нанесение фасок и проч.);

• формирование пористого или аморфизированного слоя, нанесения плёнок других веществ (Al₂O₃, Si₃N₄, и др.);

• диффузия легирующих примесей с целью создания геттерирующей сетки из дислокаций несоответствия;

• ионная имплантация (Ar, O, Si, As, B и др.);

• лазерный отжиг;

• ударно-акустическая обработка.

В технологии кремния особенно распространено геттерирование с обратной стороны. Особое распространение при подготовке подложек ИС получил процесс, когда на исходной пластине формируется слой пористого кремния, который подвергается высокотемпературному отжигу и окислению, а затем сошлифовывается после того, как в него уйдут подвижные дефекты.

При расположении геттера вне пластины, обычно используют отжиг в вакууме, в инертной атмосфере, в окислительной или восстановительной атмосферах, обработку расплавленными металлами и флюсами, и проч.

В ряде случаев возникает необходимость геттерирования с рабочей стороны пластины (структуры). Здесь отлично применяют все вышеописанные методы, однако, действие геттера должно быть строго локализовано в неактивных зонах, т.е. между активными элементами структуры.

По этой причине геттерирование с рабочей стороны не получило ширококого распространения, так как его применение чревато снижением выхода годных приборов или микросхем.

Особый интерес, безусловно, вызывают методы внутреннего геттерирования, поскольку в этом случае геттер вводится ещё на стадии изготовления кристалла или структуры. Здесь может быть применено легирование кислородом или углеродом, о чём уже говорилось выше, введение дислокации крупных микродефектов, изовалентное легирование, изгиб пластины и проч.

На практике все эти методы комбинируются друг с другом.