Силицијум је историјски доминирао развојем ИЦ технологије као примарног полупроводничког материјала. Главни фокус последњих година на алтернативу силицијуму био је концентрисан на ИИИ-В једињења, као што је галијум арсенид (ГаАс), као материјал супстрата. Као полупроводнички материјал, ГаАс показује повећане способности у односу на силицијум, као што је покретљивост електрона 5 до 6 пута већа од силицијумске. Ова карактеристика, заједно са потенцијалним полуизолационим својствима ГаАс, доводи до повећаних перформанси у брзини и потрошњи енергије.

ГаАс има структуру мешавине цинка која се састоји од две међусобно прожимајуће кубичне подрешетке које се односе на раст висококвалитетног материјала ингота. Технологија укључена у раст ГаАс је знатно компликованија од оне која се користи за силицијум, јер је укључена компликованија двофазна равнотежа и веома испарљива компонента, арсен (Ас). Потребна је прецизна контрола притиска паре Ас у систему раста ингота да би се одржала тачна стехиометрија једињења ГаАс током процеса раста. Две примарне категорије ИИИ-В полупроводничких дисплеја и производње уређаја имају економски изводљиве поступке обраде — ЛЕД екрани и микроталасни ИЦ уређаји.

ЛЕД диоде се производе од монокристалног ГаАс у коме се пн спојеви формирају додавањем одговарајућих допинг агенаса - обично телура, цинка или силицијума. Епитаксијални слојеви тернарних и кватернарних ИИИ-В материјала као што је галијум арсенид фосфид (ГаАсП) се узгајају на супстрату и резултирају емисионим опсегом специфичних таласних дужина у видљивом спектру за дисплеје или у инфрацрвеном спектру за емитере или детекторе. На пример, црвено светло са врхом на око 650 нм долази од директне рекомбинације пн електрона и рупа. Диоде које емитују зелено се углавном састоје од галијум фосфида (ГаП). Генерализовани кораци обраде ЛЕД диода су покривени у овом чланку.

Микроталасни ИЦ уређаји су специјализовани облик интегрисаног кола; користе се као појачивачи високе фреквенције (2 до 18 ГХз) за радаре, телекомуникације и телеметрију, као и за октавне и вишеоктавне појачиваче за употребу у системима електронске борбе. Произвођачи микроталасних ИЦ уређаја обично купују монокристални ГаАс супстрат, са или без епитаксијалног слоја, од спољних продаваца (као и произвођачи силицијумских уређаја). Главни кораци обраде обухватају епитаксијално таложење у течној фази, производњу и обраду без производње, сличну производњи силицијумских уређаја. Кораци обраде који захтевају додатни опис уз ЛЕД обраду такође се разматрају у овом чланку.

Производња вафла

Слично процесу раста силицијумских ингота, елементарни облици галијума и арсена, плус мале количине допантног материјала — силицијум, телур или цинк — реагују на повишеним температурама да би се формирали инготи допираног монокристалног ГаАс. Користе се три генерализоване методе производње ингота:

• хоризонтални или вертикални Бриџмен

• хоризонтално или вертикално замрзавање градијента

• течност под високим или ниским притиском инкапсулирана Чохралског (ЛЕЦ).

Масовно поликристално једињење ГаАс се нормално формира реакцијом паре Ас са металом Га на повишеним температурама у затвореним кварцним ампулама. Типично, резервоар Ас који се налази на једном крају ампуле се загрева на 618°Ц. Ово ствара приближно 1 атмосферу притиска паре Ас у ампули, што је предуслов за добијање стехиометријског ГаАс. Пара Ас реагује са металом Га који се одржава на 1,238°Ц и налази се на другом крају ампуле у чамцу од кварца или пиролитичког бор нитрида (ПБН). Након што је арсен потпуно изреаговао, формира се поликристални набој. Ово се користи за раст монокристала програмираним хлађењем (градијентно замрзавање) или физичким померањем или ампуле или пећи да би се обезбедили одговарајући температурни градијенти за раст (Бридгеман). Овај индиректни приступ (транспорт арсена) за мешање и раст ГаАс се користи због високог притиска паре арсена на тачки топљења ГаАс, око 20 атмосфера на 812°Ц и 60 атмосфера на 1,238°Ц, респективно.

Други приступ комерцијалној производњи расутог монокристалног ГаАс је ЛЕЦ техника. Цзоцхралски кристални извлакач је напуњен комадом ГаАс у лончићу са спољним графитним пријемником. Главни део ГаАс се затим топи на температурама близу 1,238°Ц, а кристал се повлачи у атмосфери под притиском која може варирати од произвођача типично од неколико атмосфера до 100 атмосфера. Талина је потпуно инкапсулирана вискозним стаклом, Б₂O₃, што спречава дисоцијацију растопа јер је притисак паре Ас усклађен или премашен притиском инертног гаса (обично аргона или азота) који се примењује у комори за извлачење. Алтернативно, може се синтетизовати монокристални ГаАс на лицу места убризгавањем Ас у растопљени Га или комбиновањем Ас и Га директно под високим притиском.

Производња ГаАс плочица представља процес производње полупроводника са највећим потенцијалом за значајна, рутинска излагања хемикалијама. Док производњу ГаАс плочица обавља само мали проценат произвођача полупроводника, посебан нагласак је потребан у овој области. Велике количине Ас који се користе у процесу, бројни кораци у процесу и ниска граница изложености арсену у ваздуху отежавају контролу изложености. Чланци Харрисона (1986); Ленихан, Шихи и Џонс (1989); МцИнтире и Схерин (1989) и Схеехи и Јонес (1993) пружају додатне информације о опасностима и контролама за овај процес.

Синтеза поликристалних ингота

Пуњење ампуле и заптивање

Елементални Ас (99.9999%) у облику комада се извага и утовари у кварцни чамац у исцрпљеној прегради за рукавице. Чисти течни Га (99.9999%) и допантни материјал се такође извагају и утоваре у чамац(е) од кварца или пиролитичког бор нитрида (ПБН) на исти начин. Чамци су утоварени у дугачку цилиндричну кварцну ампулу. (У техникама Бридгман-а и градијентног замрзавања, такође се уводи кристал за семе са жељеном кристалографском оријентацијом, док се у двостепеној ЛЕЦ техници, где је у овој фази потребан само поли ГаАс, синтетише поликристални ГаАс без кристала за семе. )

Кварцне ампуле се стављају у пећ на ниској температури и загревају док се ампула прочишћава водоником (Х₂), у процесу познатом као реакција редукције водоника, за уклањање оксида. Након прочишћавања инертним гасом као што је аргон, кварцне ампуле се причвршћују на склоп вакуумске пумпе, евакуишу, а крајеви ампуле се загревају и затварају водоник/кисеоничким пламеником. Ово ствара напуњену и запечаћену кварцну ампулу спремну за раст пећи. Пречишћавање водоником и систем водоник/кисеоничке бакље представљају потенцијалну опасност од пожара/експлозије ако се не користе одговарајући сигурносни уређаји и опрема (Ваде ет ал. 1981).

Пошто се арсен загрева, овај склоп се одржава под издувном вентилацијом. У издувном каналу који подржава овај склоп се могу формирати наслаге арсеник оксида. Мора се водити рачуна да се спречи излагање и контаминација ако се канали на било који начин ометају.

Складиштење и руковање комадима арсена је проблем. Због сигурности, арсен се често држи у закључаном складишту и уз строгу контролу инвентара. Обично се арсен такође чува у противпожарном ормару за складиштење како би се спречило његово учешће у случају пожара.

Раст пећи

Бриџман и методе градијентног замрзавања раста монокристалних ингота користе напуњене и запечаћене кварцне ампуле у кућишту пећи на високим температурама које се испушта у систем за мокро чишћење. Примарне опасности од излагања током раста пећи односе се на потенцијал да ампула кварца имплодира или експлодира током раста ингота. Ова ситуација се јавља прилично спорадично и ретко, а резултат је једног од следећих:

• парцијални притисак паре Ас који је резултат високих температура које се користе у процесу раста

• девитрификација кварцног стакла за ампуле, што ствара пукотине и пратећи потенцијал за смањење притиска ампуле

• недостатак прецизних уређаја за контролу високе температуре на извору грејања—обично отпорног типа—са резултујућим превеликим притиском кварцне ампуле

• квар или квар термоелемента, што доводи до превеликог притиска кварцне ампуле

• вишак Ас или премало Га у цеви ампуле, што доводи до изузетно високог притиска Ас, што може изазвати катастрофално смањење притиска у ампули.

Хоризонтални Бриџменов систем се састоји од вишезонске пећи у којој затворена кварцна ампула има одвојене температурне зоне — „хладни“ крај прста од арсена на 618°Ц и чамац кварцног галијума/допанта/семена кристала који садржи растоп на 1,238°Ц. Основни принцип у хоризонталном Бриџменовом систему укључује прелазак две загрејане зоне (једна изнад тачке топљења ГаАс, а друга испод тачке топљења) преко чамца ГаАс да би се обезбедило прецизно контролисано замрзавање растопљеног ГаАс. Семенски кристал, који се све време одржава у зони смрзавања, обезбеђује почетну кристалну структуру, дефинишући правац и оријентацију кристалне структуре унутар чамца. Кварцни чамац и ампула Га и Ас су суспендовани унутар коморе за грејање помоћу сета силицијум карбидних облога које се називају потпорне цеви, које су постављене унутар склопа отпорног грејача да механички померају пуну удаљеност ампуле. Поред тога, склоп пећи почива на столу који мора бити нагнут током раста да би се обезбедио одговарајући интерфејс синтетизованог растапа ГаАс са кристалом за семе.

У методи градијентног замрзавања, вишезонска високотемпературна пећ која користи отпорно грејање одржава се на 1,200 до 1,300 °Ц (1,237 °Ц је тачка топљења/смрзавања ГаАс). Укупно трајање процеса раста ингота је обично 3 дана и састоји се од следећих корака:

• печење у пећи на температуру

• ГаАс синтеза

• засијавање талине

• охладити/раст кристала.

Кварцна ампула се такође нагиње током процеса раста употребом ручне дизалице типа маказе.

Избијање ампуле

Након што се монокристални ГаАс ингот узгаја унутар запечаћене кварцне ампуле, ампула се мора отворити и уклонити кварцни чамац који садржи ингот плус кристал за семе. Ово се постиже једним од следећих метода:

• одсецање запечаћеног краја ампула мокром кружном тестером

• загревање и пуцање ампуле водоник/кисеоничном бакљом

• разбијање ампуле у врећама чекићем док је под издувним гасом да би се контролисао арсен у ваздуху.

Кварцне ампуле се рециклирају влажним нагризањем кондензованог арсена на унутрашњој површини са акуа региа (ХЦл, ХНО₃) или сумпорна киселина/водоник пероксид (Х₂SO₄/H₂O₂).

Пескарење/чишћење ингота

Да би се видели поликристални дефекти и уклонили спољашњи оксиди и загађивачи, монокристални ГаАс ингот мора бити пескарен. Пескарење се врши у истрошеној јединици претинца за рукавице користећи или силицијум карбид или калцинисани алуминијум за пескарење. Мокро чишћење се врши у хемијским купатилима са локалном издувном вентилацијом и коришћењем Аква Регија или алкохолне испирања (изопропил алкохол и/или метанол).

Монокристални раст ингота

Поликристални ГаАс ингот извучен из ампуле се разбије на комаде, измери и стави у кварцни или ПБН лончић, а на њега се стави диск бор оксида. Лончић се затим ставља у уређај за узгој кристала (пулер) под притиском у инертном гасу и загрева се на 1,238°Ц. На овој температури, ГаАс се топи, при чему лакши бор оксид постаје течни инкапсулант како би се спречило да се арсен одвоји од растопа. Семенски кристал се уноси у растоп испод поклопца течности и док се окреће супротно, полако се повлачи из растопа, чиме се учвршћује док напушта „врућу зону“. Овај процес траје отприлике 24 сата, у зависности од величине пуњења и пречника кристала.

Када се циклус раста заврши, узгајивач се отвара да би се извукао монокристални ингот и за чишћење. Одређена количина арсена излази из растапања чак и са поклопцем за течност на месту. Може доћи до значајне изложености арсену у ваздуху током овог корака процеса. Да би се контролисала ова изложеност, узгајивач се хлади на испод 100°Ц, што резултира таложењем финих честица арсена на унутрашњој површини узгајивача. Ово хлађење помаже да се минимизира количина арсена која се преноси у ваздуху.

Тешке наслаге остатака који садрже арсен остају на унутрашњој страни узгајивача кристала. Уклањање остатака током рутинског превентивног одржавања може довести до значајних концентрација арсена у ваздуху (Ленихан, Схеехи и Јонес 1989; Балдвин и Стеварт 1989; МцИнтире и Схерин 1989). Контроле које се користе током ове операције одржавања често укључују издувну вентилацију, одећу за једнократну употребу и респираторе.

Када се ингот уклони, узгајивач се демонтира. ХЕПА усисивач се користи за прикупљање честица арсена на свим деловима узгајивача. Након усисавања, делови од нерђајућег челика се бришу мешавином амонијум хидроксида/водоник пероксида да би се уклонио остатак арсена, а узгајивач се саставља.

Обрада вафла

Рендгенска дифракција

Кристална оријентација ГаАс ингота је одређена употребом јединице за дифракцију рендгенских зрака, као у обради силицијумских ингота. Ласер мале снаге може се користити за одређивање кристалне оријентације у производном окружењу; међутим, дифракција рендгенских зрака је прецизнија и пожељна је метода.

Када се користи дифракција рендгенских зрака, често је рендгенски сноп потпуно затворен у заштитном ормарићу који се периодично проверава због цурења зрачења. Под одређеним околностима, није практично у потпуности задржати рендгенски сноп у затвореном кућишту. У овом случају од оператера се може захтевати да носе ознаке за зрачење прстију, а користе се контроле сличне онима које се користе за ласере велике снаге (нпр. затворена просторија са ограниченим приступом, обука оператера, затварање зрака колико год је то практично, итд.) ( Болдвин и Вилијамс 1996).

Сечење ингота, млевење и сечење

Крајеви или репови монокристалног ингота се уклањају помоћу водене дијамантске тестере са једном оштрицом, са различитим расхладним течностима које се додају у воду. Монокристални ингот се затим поставља на струг који га обликује у цилиндрични ингот униформног пречника. Ово је процес млевења, који је такође мокри процес.

Након сечења и млевења, ГаАс инготи се постављају епоксидом или воском на графитну греду и секу на појединачне плочице коришћењем дијамантских тестера унутрашњег пречника (ИД) са аутоматским управљањем. Ова мокра операција се обавља уз употребу мазива и ствара ГаАс суспензију, која се сакупља, центрифугира и третира калцијум флуоридом да би се исталожио арсен. Супернатант се тестира да би се осигурало да не садржи вишак арсена, а муљ се утискује у колач и одлаже као опасан отпад. Неки произвођачи шаљу сакупљену суспензију из процеса сечења ингота, млевења и сечења за регенерацију Га.

Арсин и фосфин могу настати реакцијом ГаАс и индијум фосфида са влагом у ваздуху, другим арсенидима и фосфидима или када се помешају са киселинама током обраде галијум арсенида и индијум фосфида; 92 ппб арсина и 176 ппб фосфина измерено је 2 инча од сечива које се користе за сечење ингота ГаАс и индијум фосфида (Мосовски ет ал. 1992, Раинер ет ал. 1993).

Прање вафла

Након што се ГаАс плочице скину са графитне греде, чисте се узастопним потапањем у влажне хемијске купке које садрже растворе сумпорне киселине/водоник пероксида или сирћетне киселине и алкохола.

Профилирање ивица

Профилирање ивица је такође мокри процес који се изводи на исеченим облатнама да би се формирала ивица око облатне, што је чини мање склоном ломљењу. Пошто се на површини вафла прави само танак рез, ствара се само мала количина каше.

Лапирање и полирање

Облатне се постављају воском на плочу за преклапање или млевење, помоћу грејне плоче, и преклапају се на машини која врши задату брзину ротације и притисак. Раствор за преливање се наноси на површину за преливање (таста од алуминијум-оксида, глицерина и воде). Након кратког периода преливања, када се постигне жељена дебљина, облатне се испиру и монтирају на машину за механичко полирање. Полирање се врши употребом натријум бикарбоната, 5% хлора, воде (или натријум хипохлорита) и колоидног силицијумског раствора. Облатне се затим демонтирају на ринглу, восак се уклања помоћу растварача и облатне се чисте.

Епитаксија

Монокристалне ГаАс плочице се користе као супстрати за раст веома танких слојева истих или других ИИИ-В једињења која имају жељена електронска или оптичка својства. Ово се мора урадити на начин да се у нараслом слоју настави кристална структура супстрата. Такав раст кристала, у коме супстрат одређује кристалност и оријентацију израслог слоја, назива се епитаксија, а различите технике епитаксијалног раста се користе у ИИИ-В дисплеју и производњи уређаја. Најчешће технике су:

• епитаксија течне фазе (ЛПЕ)

• епитаксија молекуларним снопом (МБЕ)

• епитаксија у парној фази (ВПЕ)

• металорганско хемијско таложење паре (МОЦВД)—познато и као органометална епитаксија у парној фази (ОМВПЕ).

Епитаксија течне фазе

У ЛПЕ слој допираног ИИИ-В материјала се узгаја директно на површини ГаАс супстрата користећи графитни држач који садржи одвојене коморе за материјал који се депонује на плочице. Одмерене количине материјала за таложење се додају у горњу комору држача, док се облатне постављају у доњу комору. Склоп се налази у кварцној реакционој цеви у атмосфери водоника. Цев се загрева да би се растопили материјали за таложење, а када се растопина уравнотежи, горњи део држача се клизи тако да се растоп постави преко облатне. Температура пећи се затим снижава да би се формирао епитаксијални слој.

ЛПЕ се првенствено користи у микроталасној ИЦ епитаксији и за производњу ЛЕД диода одређених таласних дужина. Главна брига у вези са овим ЛПЕ процесом је употреба веома запаљивог гаса водоника у систему, што је ублажено добрим инжењерским контролама и системима раног упозорења.

Молекуларна епитаксија

Вакумска епитаксија у облику МБЕ развила се као посебно свестрана техника. МБЕ ГаАс се састоји од система ултрависоког вакуума који садржи изворе за атомске или молекуларне зраке Га и Ас и загрејану подлогу. Извори молекуларног снопа су обично контејнери за течни Га или чврсти Ас. Извори имају отвор који је окренут према плочици супстрата. Када се пећ за изливање (или контејнер) загреје, атоми Га или молекули Ас излазе из отвора. За ГаАс, раст се обично одвија са температуром супстрата изнад 450°Ц.

Током одржавања МБЕ система са чврстим извором може доћи до велике изложености арсину. Концентрације ваздуха у просторији од 0.08 ппм су откривене у једној студији када је комора МБЕ јединице отворена ради одржавања. Аутори су претпоставили да пролазно стварање арсина може бити узроковано реакцијом веома финих честица арсена са воденом паром, при чему алуминијум делује као катализатор (Асом ет ал. 1991).

Епитаксија парне фазе

Одмашћене и полиране плочице се подвргавају нагризању и чишћењу пре епитаксије. Ово укључује секвенцијалну операцију мокро-хемијског потапања користећи сумпорну киселину, водоник пероксид и воду у односу 5:1:1; испирање дејонизованом водом; и чист/сув изопропил алкохол. Такође се врши визуелни преглед.

У употреби су две главне технике ВПЕ, засноване на две различите хемије:

• ИИИ-халогени (ГаЦл₃) и В-халогени (АсЦл₃) или В-водоник (АсХ₃ и ПХ₃)

• ИИИ метални органски и В-водоник, као што је Га(ЦХ₃)₃ и АсХ₃—ОМВПЕ.

Термохемије ових техника су веома различите. Халогене реакције су обично „вруће“ до „хладне“, у којима се ИИИ-халоген ствара у врућој зони реакцијом ИИИ елемента са ХЦл, а затим дифундује у хладну зону, где реагује са В врстом. да би се формирао ИИИ-В материјал. Метал-органска хемија је процес „врућег зида” у коме метал-органско једињење ИИИ „пуца” или пиролизује органску групу, а преостали ИИИ и хидрид В реагују и формирају ИИИ-В.

У ВПЕ, ГаАс супстрат се ставља у загрејану комору у атмосфери водоника. Комора се загрева или РФ или отпорним грејањем. ХЦл се пропушта кроз Га чамац, формирајући галијум хлорид, који затим реагује са АХ₃ и ПХ₃ близу површине плочица да би се формирао ГаАсП, који се наноси као епитаксијални слој на подлогу. Постоји велики број додатака који се могу додати (у зависности од производа и рецепта). То укључује ниске концентрације телурида, селенида и сулфида.

Уобичајена техника која се користи за ВПЕ у ЛЕД обради је систем ИИИ-халоген и В-водоник (хидрид). Укључује процес од два циклуса - у почетку расте епитаксијални слој ГаАсП на ГаАс супстрату и, на крају, циклус јеткања за чишћење коморе графитног/кварцног реактора од нечистоћа. Током епитаксијалног циклуса раста, претходно очишћене ГаАс плочице се стављају на вртешку која се налази унутар коморе кварцног реактора која садржи резервоар елементарног течног галијума кроз који се дозира безводни ХЦл гас, формирајући ГаЦл₃. Мешавине гаса хидрид/водоник (нпр. 7% АХ₃/H₂ и 10% ПХ₃/H₂) се такође дозирају у реакторску комору уз додатак ппм концентрација органометалних додатака телурума и селена. Хемијске врсте у топлој зони, горњем делу реакционе коморе, реагују, ау хладној зони, доњем делу коморе, формирају жељени слој ГаАсП на подлози за плочице као и на унутрашњости реакторска комора.

Ефлуенти из реактора се усмеравају у систем водоничне бакље (комора за сагоревање или кутија за сагоревање) ради пиролизе и одводе се у систем за мокро чишћење. Алтернативно, ефлуент реактора се може пропуштати кроз течни медијум да би се ухватила већина честица. Безбедносни изазов је ослањање на саме реакторе да „разбију“ гасове. Ефикасност ових реактора је приближно 98 до 99.5%; стога, неки неизреаговани гасови могу да излазе из мехура када их оператери изваде. Из ових мехурића долази до отпуштања разних једињења која садрже арсен и фосфор, што захтева да се они брзо транспортују у вентилациони судопер ради одржавања, где се прочишћавају и чисте, како би се одржала ниска изложеност особља. Изазов хигијене рада овог процеса је профилисање издувног ефлуента, будући да је већина једињења која се гасе из различитих делова реактора, посебно мехурића, нестабилна у ваздуху, а доступни конвенционални медији за сакупљање и аналитичке технике нису дискриминаторски према реактору. различите врсте.

Још једна брига су пресцрубери за ВПЕ реакторе. Могу да садрже високе концентрације арсина и фосфина. До изложености изнад граница професионалне изложености може доћи ако се ови пречистачи неселективно отварају (Балдвин и Стеварт 1989).

Циклус јеткања се изводи на крају циклуса раста и на новим деловима реактора да би се очистила унутрашња површина од нечистоћа. Неразређени ХЦл гас се дозира у комору у периоду од приближно 30 минута, а реактор се загрева на преко 1,200°Ц. Отпадне воде се одводе у систем за мокро прање ради неутрализације.

На крају циклуса раста и урезивања, продужени Н₂ пурге се користи за испирање коморе реактора од токсичних/запаљивих и корозивних гасова.

Чишћење реактора

Након сваког циклуса раста, ВПЕ реактори морају бити отворени, облатне уклоњене, а горњи и доњи део реактора физички очишћени. Процес чишћења врши оператер.

Кварцни пресцруббер из реактора се физички помера из реактора и ставља у исцрпљени судопер где се испушта са Н₂, испрати водом и затим потопљена Аква Регија. Након тога следи још једно испирање водом пре сушења дела. Намера Н₂ чишћење је једноставно избацивање кисеоника због присуства нестабилног, пирофорног фосфора. Неки остаци који садрже различите арсенике и нуспроизводе који садрже фосфор остају на овим деловима чак и након прочишћавања и испирања водом. Реакција између ових остатака и јаке мешавине оксидатора/киселине може потенцијално да генерише значајне количине АХ₃ и неки ПХ₃. Такође постоји потенцијал излагања са другим поступцима одржавања у овој области.

Доњи део кварцне реакционе коморе и доња плоча (основна плоча) се чисте помоћу металног алата, а материјал честица (мешавина ГаАс, ГаАсП, оксида арсена, оксида фосфора и заробљених хидридних гасова) се сакупља у металу контејнер постављен испод вертикалног реактора. За завршно чишћење користи се високоефикасни усисивач.

Друга операција са потенцијалом за излагање хемикалијама је чишћење замке реактора. Чишћење трапа се врши стругањем графитних делова из горње коморе, који имају кору свих претходно наведених нуспроизвода плус арсен хлорид. Процедура стругања ствара прашину и изводи се у вентилираном судоперу како би се смањила изложеност оператерима. Процесна издувна линија, која садржи све нуспроизводе плус влагу која формира течни отпад, отвара се и одводи у метални контејнер. ХЕПА усисивач се користи за чишћење свих честица прашине које су могле да побегну током преноса графитних делова и од подизања и спуштања посуде за звоно, чиме се уклањају све лабаве честице.

Металорганско хемијско таложење паре

МОЦВД се широко користи у припреми ИИИ-В уређаја. Поред хидридних гасова који се користе као изворни материјали у другим ЦВД системима (нпр. арсин и фосфин), мање токсичне течне алтернативе (нпр. терцијарни бутил арсин и терцијарни бутил фосфин) се такође користе у МОЦВД системима, заједно са другим отровима као што су кадмијум алкили и жива (Цонтент 1989; Рхоадес, Сандс анд Маттера 1989; Роицховдхури 1991).

Док се ВПЕ односи на процес депозиције сложеног материјала, МОЦВД се односи на матичне хемијске изворе који се користе у систему. Користе се две хемије: халогениди и металорганска. Горе описани ВПЕ процес је халогенидни процес. У врућој зони формира се халид ИИИ групе (галијум), а у хладној зони се таложи једињење ИИИ-В. У металорганском процесу за ГаАс, триметилгалијум се дозира у реакциону комору заједно са арсином, или мање токсичном течном алтернативом као што је терцијарни бутил арсин, да би се формирао галијум арсенид. Пример типичне МОЦВД реакције је:

(ЦХ₃)₃Га + АсХ₃ → ГаАс + 3ЦХ₄

Постоје и друге хемије које се користе у МОЦВД обради ЛЕД диода. Органометали који се користе као елементи групе ИИИ укључују триметил галијум (ТМГа), триетил галијум (ТЕГа), ТМ индијум, ТЕ индијум и ТМ алуминијум. У процесу се користе и хидридни гасови: 100% АХ₃ и 100% ПХ₃. Допанти који се користе у процесу су: диметил цинк (ДМЗ), бис-циклопентадиенил магнезијум и водоник селенид (Х₂Се). Ови материјали реагују у реакционој комори под ниским притиском Х₂ атмосфера. Реакција производи епитаксијалне слојеве АлГаАс, АлИнГаП, ИнАсП и ГаИнП. Ова техника се традиционално користи у производњи полупроводничких ласера ​​и оптичких комуникационих уређаја као што су предајници и пријемници за оптичка влакна. АлИнГаП процес се користи за производњу веома светлих ЛЕД диода.

Слично ВПЕ процесу, МОЦВД реактор и чишћење делова представља изазов како за процес тако и за хигијеничаре на раду, посебно ако се користе велике количине концентрованог ПХ₃ се користи у процесу. Ефикасност „пуцања“ ових реактора није тако велика као код ВПЕ реактора. Ствара се значајна количина фосфора, што представља опасност од пожара. Поступак чишћења подразумева употребу разблаженог водоник пероксида/амонијум хидроксида на различитим деловима из ових реактора, што представља опасност од експлозије ако се, услед грешке руковаоца, користи концентровани раствор у присуству металног катализатора.

Израда уређаја

ГаАс плочица са епитаксијално узгојеним слојем ГаАсП на горњој површини наставља до секвенце обраде производње уређаја.

Таложење нитрида

Високотемпературни ЦВД силицијум нитрида (Си₃N₄) се изводи, користећи стандардну дифузиону пећ. Извори гаса су силан (СиХ₄) и амонијак (НХ₃) са гасом носачем азота.

Фотолитографски процес

Стандардни фоторезист, процес поравнања/експозиције, развијања и уклањања се користи као у обради силицијумских уређаја (погледајте одељак о литографији у чланку „Производња силицијумских полупроводника“).

Мокро гравирање

Различите мешавине раствора влажних хемијских киселина се користе у пластичним купатилима у станицама за локално издувавање, од којих су неке опремљене вертикално постављеним ламинарним ХЕПА филтрираним системима снабдевања. Примарне киселине које се користе су сумпорне (Х₂SO₄), флуороводонична (ХФ), хлороводонична (ХЦл) и фосфорна (Х₃PO₄). Као и код обраде силицијума, водоник пероксид (Х₂O₂) се користи са сумпорном киселином и амонијум хидроксидом (НХ₄ОХ) пружа каустично нагризање. За нагризање алуминијума користи се и раствор цијанида (натријум или калијум). Међутим, јеткање цијанидом се полако гаси како се развијају други нагризачи за овај процес. Као алтернатива мокром нагризању, користи се процес плазма јеткања и пепела. Конфигурације реактора и реактантни гасови су веома слични онима који се користе у обради силицијумских уређаја.

радиодифузија

Дифузија чврстог извора цинк диарсенида затворене ампуле се изводи у пећи за вакуумску дифузију на 720°Ц, користећи Н₂ носећи гас. Арсен и цинк арсенид се користе као допанти. Вагају се у прегради за рукавице на исти начин као у расутом супстрату.

Метализација

Почетно испаравање алуминијума се врши коришћењем испаривача Е-зрака. Након позадинског преклапања, последњи корак испаравања злата се изводи помоћу испаривача са филаментом.

Легирање

Последњи корак легирања се изводи у нискотемпературној дифузионој пећи, користећи инертну атмосферу азота.

Бацклаппинг

Позадинско преклапање се врши да би се уклонили депоновани материјали (ГаАсП, Си₃N₄ и тако даље) са задње стране облатне. Облатне су постављене воском на лапер плочу и мокро прекривене колоидним силицијумским раствором. Затим се восак уклања мокрим скидањем вафла у органској депилатору у локално исцрпљеној станици за влажно хемијско јеткање. Друга алтернатива мокром преливању је суво преклапање, које користи „песак“ алуминијум-оксида.

Постоји велики број резиста и резистера који се користе, који обично садрже сулфонску киселину (додецил бензен сулфонску киселину), млечну киселину, ароматични угљоводоник, нафтален и катехол. Неки препарати за скидање отпорности садрже бутил етаноат, сирћетну киселину и бутил естар. У зависности од производа, постоје и негативни и позитивни резисти и резистери.

Завршни тест

Као и код обраде силицијумских уређаја, завршена ЛЕД кола су компјутерски тестирана и означена (погледајте „Производња силицијумских полупроводника“). Врши се завршни преглед, а затим се плочице електрично тестирају да би се означиле неисправне матрице. Затим се мокра тестера користи за одвајање појединачних калупа, које се затим шаљу на склапање.

Назад