2.5 Изготовление полупроводниковых приборов и интегральных схем

При изготовлении полупроводниковых приборов и микросхем проводятся следующие операции: получение мелкодисперсных порошков германия, кремния и других; получение резистивных сплавов; легирование; ориентация монокристаллических слитков; резка слитков на пластины; шлифовка пластин; диффузия; эпитаксия; фотолитография; разделение пластин на кристаллы; сборка и испытание и др.

При получении мелкодисперсных порошков на дробильно-размолочном оборудовании могут возникать шум, запыленность, а также опасность движущихся механизмов и электрооборудования. Поэтому оборудование должно быть обеспечено шумопоглотителями, герметизирующими приспособлениями, оградительными устройствами и защитой от поражения электрическим током.

Получение резистивных сплавов на основе кремния и хрома производят в индукционных печах, поэтому необходимо соблюдать требования безопасности при работе с индукционнымипечами.

При легировании германия мышьяком в печи зонной плавки воздушная среда загрязняется мышьяковистым водородом, а при легировании германия сурьмой - сурьмянистым водородом, которые являются токсическими. Во время ручной очистки внутренней поверхности печей от осаждающего германия или кремния и их» соединений может возникать большая запыленность воздуха рабочей зоны. Во избежание профотравлений печи зонной плавки должны быть герметическими и оборудованы надежно действующей приточно-вытяжной вентиляцией с эффективными пылеуловителями.

Проверка ориентации монокристаллических слитков германия и кремния выполняется методом рентгенографии, основанном на отражении и дифракции рентгеновских излучений, опасных для работающих. Степень радиационной опасности при работе с источниками рентгеновских излучений определяется экспозиционной дозой, энергией излучения и характером облучения работающих.

Мощность дозы рентгеновского излучения в любой доступной точке установки на расстоянии 5 см от ее поверхности не должна превышать 25 мР/ч. Во избежание электротравматизма эксплуатация установок рентгенографии должна вестись согласно ПТЭ и ПТБ.

При резке слитков и шлифовке пластин могут быть механические травмы, запыленность воздуха рабочей зоны. Для создания безопасных и безвредных условий труда резка слитков производится на станках типа «Алмаз», оборудованных защитными кожухами с окнами из оргстекла. Слитки полупроводниковых материалов при резке увлажняются водой (эмульсией), при этом образовавшиеся микрочастицы материала и алмазного инструмента смываются в отстойники.

Мокрая шлифовка пластин производится на станках типа МШ-259.

В процессе диффузии опасными и вредными факторами являются высокая температура и диффузанты (соединения бора, фосфора, мышьяка и др.). Фосфор, мышьяк обладают большей токсичностью.

В целях безопасности на диффузионных печах устанавливаются загрузочные и выгрузочные скафандры с местной вытяжной вентиляцией.

Процессы эпитаксиального наращивания слоев кремния n- и р- типа с необходимой концентрацией примесей проводятся на установках УНЭС-2П-ВМ при температуре 1250--1300° С в потоке водорода. Соединения фосфина с водородом, арсина с водородом и хлористый водород находятся в баллонах под давлением 600 кПа. При ведении технологического процесса возникают опасные и вредные факторы: взрыв водорода, отравление примесями, ожоги, поражение электрическим током и облучение ЭМП.

При замене баллонов с гидросодержащими смесями или испарителя с тетрахлоридом кремния необходимо отключать электропитание и подачу водорода на установку. Заполнять реактор водородом и его соединениями без предварительной продувки инертным газом категорически запрещается. Проверку герметичности вентилей и натекателей на линии хлористого водорода и хлоридной линии, по которой одновременно пропускается хлористый водород или парагазовая смесь и водород, производится раствором аммиака или лакмусовой бумажки (наличие белого дымка и покраснение лакмусовой бумажки указывают на нарушение герметичности системы).

Во избежание отравлений и ожогов работающие должны обеспечиваться СИЗ (противогаз, резиновые перчатки, защитные очки и т. п.), а установки должны иметь местную вытяжную вентиляцию. Для снижения уровня ЭМП высокочастотный генератор должен быть заэкранирован запрещается работать при открытом индукторе.

В процесс фотолитографии входят операции: нанесение фоторезиста; термообработка, совмещение и экспонирование; проявление фоторезиста; травление и снятие фоторезиста и др. При этих операциях работающие могут подвергаться воздействию различных опасных и вредных факторов: токсическое воздействие фоторезистов и органических растворителей, поражение электрическим током, ожог при термообработке; взрыв лампы типа ДРШ от перегрева и ультрафиолетовое излучение при работе лампы; ожог щелочами и травителями на основе концентрированных кислот (плавиковая, серная и др.).

Для устранения указанных опасных и вредных факторов и их воздействия применяются соответствующие мероприятия по охране труда.

Травление пластин производится в химшкафах герметического исполнения, облицованных внутри кислотостойкими материалами (винипласт, фторопласт) и оборудованных бортовыми отсосами со скоростью движения воздуха 8-10 м/с. Травильные ванны и технологическая оснастка изготовляются из фторопласта. Работающие на этой операции обеспечиваются СИЗ, (халаты кислотостойкие хирургические и хлопчатобумажные перчатки, полиэтиленовые фартуки и нарукавники, защитные очки).

Для снижения опасности производственных процессов и их сложности химическое травление заменяется плазмохимическим травлением (ПХТ) на установках типа «Плазма». Установки работают при напряжении 1200 В в ВЧ диапазоне.

Разделение пластин на кристаллы производится алмазами и алмазными дисками на специальных установках. Опасные и вредные факторы такие же, как при резке полупроводниковых слитков на пластины.

Многие операции, например, фотолитография, сборка, визуальный контроль, измерения, требуют значительного напряжения зрения и являются монотонными, что приводит к быстрому утомлению. Поэтому необходимо поддерживать оптимальные параметры микроклимата согласно ГОСТ 12.1.005-76, нормируемые СНиП П-4-79 значения освещения, эргономические требования и организации рабочего места, а также к режиму труда и отдыха.

Контроль микросхем на электрические параметры (измерение обратного тока, прямого падения напряжения, емкости, ВАХ, коэффициента усиления и др.) производится на специальных установках («Интеграл», «Волна» и др.), основным опасным фактором которых является поражение электрическим током.

Испытания на вибропрочность сопровождаются шумом и вибрацией. Виброустановки должны иметь шумо- и вибропоглотители, а работающие должны пользоваться СИЗ.

Испытания на срок службы производятся на специальных стендах. При обслуживании этих стендов необходимо соблюдать требования безопасности к электроустановкам и радиоэлектронному оборудованию.

Совершенствование технологических процессов и оборудования, выполнение требований охраны труда позволяет создать безопасные и безвредные условия труда.