Разработка технологического маршрута очистки полупроводниковых пластин для микроэлектронных изделий

В работе представлен маршрут подготовки полупроводниковых пластин к дальнейшему использованию их в микроэлектронике. Приведены основные этапы очистки кристаллов в зависимости от вида загрязнения.

Ключевые слова: загрязнение, очистка, полировка, полупроводник От состояния поверхности полупроводника, его дефектности, зависит совершенство структуры эпитаксиальных слоев, выращиваемых на нее при изготовлении изделий [1, c. 32]. Размеры приповерхностной дефектной области могут достигать десятков и сотен микрометров, поэтому актуальной задачей полупроводникового приборостроения является разработка технологического маршрута подготовки полупроводниковых пластин.

Одной из главных задач полупроводниковой техники является изготовление надежных приборов, способных работать в течение длительного времени. Хорошо известно, что электрические и оптические параметры электронных полупроводниковых приборов и их стабильность зависят от состояния поверхности полупроводниковых пластин [2, c. 4].

Обработка поверхности пластин полупроводников является очень важной в процессе производства интегральных схем различного назначения. Результаты подготовки подложек оказывают решающее влияние на получение различных структур и микроэлектронных изделий на их основе. Так, плохо очищенные полупроводниковые пластины могут являться некачественной подложкой для формирования на их основе наноразмерных структур. В зависимости от сложности получаемых изделий, операции очистки поверхности подложек занимают до трети общего количества всех технологических этапов изготовления полупроводниковых изделий [3, с. 7 — 9]. полупроводник оптическийприбор кристалл К чистой поверхности пластин полупроводников предъявляются требования по минимальному содержанию различных загрязнений: органических, примесей металлов, механических частиц [4, c. 26].

Целью статьи является разработка технологического маршрута подготовки пластин полупроводника для дальнейшего его использования в качестве эпитаксиальных слоев.

Хорошо известно, что загрязнения на поверхности полупроводников могут носить органический и неорганический характер. Они могут представлять собой твердые и жидкие загрязнения, частицы и капли, вкрапления и остатки фоторезиста [5, c. 1].

Поверхность полупроводника характеризуется наличием огромного числа дефектов: дефекты упаковки, царапины, трещины, поверхностные дислокации, наколы и т. д.

Загрязнения (рис. 1) на поверхности кристалла присутствуют в виде ионов (катионы и анионы растворов), молекул (частицы материалов — цинк, никель, железо), атомов (пленки или частицы золота, серебра) [7, c. 185; 3, c. 10]. Кроме того, могут образовывать соединения с подложкой (например, оксиды).

Рис 1 Классификация загрязнений по типу взаимодействия с поверхностью

Электрические и оптические параметры электронных полупроводниковых приборов и их стабильность зависят от состояния поверхности полупроводниковых пластин [2, c. 5]. Кроме того, загрязнения являются одной из причин дефектов полупроводника. Это оказывает значительное влияние на характеристики изготовляемых микроэлектронных изделий (табл. 1).

При этом необходимо учитывать, что наибольшую опасность при обработке и хранении образцов представляют собой следующие факторы:

• — оборудование;
• — персонал,
• — воздух.

Подобные источники загрязнений носят характер неконтролируемых или слабо контролируемых.

Поэтому с целью минимизирования количества подобного рода загрязнений на предприятиях и в лабораториях вводят определенные меры: чистые комнаты, стерилизация, спецодежда, вентиляция с ламинарным потоком воздуха, безконтактные методы обработки пластин, удаленное управление технологическими процессами.

Табл. 1.

Влияние загрязнения на характеристики микроэлектронных изделий, изготовляемых на основе полупроводника

Методы очистки полупроводниковых пластин условно можно разделить на физические и химические (табл. 2).

Табл. 2.

Методы очистки и обезжиривания образцов.

Таким образом, подготовка образцов должна проводиться системно, с использованием как физических, так и химических методов очистки.

Ниже приведены основные этапы технологического маршрута очистки полупроводниковых пластин:

• 1) шлифовка образцов алмазным порошком;
• 2) очищение пластин толуолом, этанолом и изопропанолом;
• 3) обезжиривание в горячем (75−80°С) перекисно-аммиачном растворе;
• 4) промывание в проточной деионизированной воде (удаление продуктов реакции предыдущей обработки);
• 5) обработка в горячей (90−100°С) концентрированной азотной кислоте (удаление ионов металлов);
• 6) гидродинамическая обработка пластин бельичими кистями в струе деионизированной воды;
• 7) сушка пластин с помощью центрифуги в струе очищенного сухого воздуха.
• 8) химическое или электрохимическое травление (химическая полировка пластин,
• 9) сульфидирование поверхности кристалла (пассивация).

Следует отметить, что некоторые этапы предварительной очистки можно опустить, в зависимости от предъявляемой чистоты поверхности пластин. И напротив, для специфических условий могут быть добавлены дополнительные промежуточные этапы подготовки пластин.

В процессе изготовления микроэлектронных устройств поверхность кристалла подвергается загрязнению от различных источников. Количество загрязнений не всегда можно контролировать, так как этот полупроводниковая пластина не является закрытой системой, постоянно взаимодействуя с внешней средой. Очистка полупроводниковых пластин является важной технологической задачей. В работе рассмотрены основные виды загрязнений и приведен технологический маршрут подготовки кристаллических образцов.

Библиографический список

• 1. Sievert W. New standards improve chemistry between device makers, suppliers // Semiconductor magazine. 2000. V. 1. Iss. 3. Mar. P.30 — 34.
• 2. Syverson D. An advanced dry/wet cleaning process for silicon surfaces // FSI International. Technical report dry cleaning/rinsing/drying. 1991. TR 369. P. 3 — 7.
• 3. Голото И. Д., Докучаев Б. П., Колмогоров Г. Д., Чистота в производстве полупроводниковых приборов и ИС. М. Энергия. 1975. С. 6 — 11.
• 4. Петрова В. З., Ханова Н. А., Гребенькова В. И., Шутова Р. Ф., Борисов А. Г. Химия в микроэлектронике, Ч. 1 // МИЭТ. 1995. С. 26.
• 5. Пат. 58 008 Україна, МПК (2006): C03C 15/00 (2011.01). Спосіб видалення поруватого шару з поверхні por-InP / Сичікова Я.О., Кідалов В.В., Сукач Г. О., Балан О. С., Коноваленко А. А.; заявник та патентовласник Сичікова Я.О. № u201010721; заявл. 06.09.2010; опубл. 25.03.2011, Бюл. № 6/2011.
• 6. Сичікова Я.О. Кідалов В.В., Гайчук А. С. Полірування поверхні монокристалічного n-InP / Я.О. Сичікова, // Ученые записки Таврического национального университета имени В. И. Вернадского: серия «Физико-математические науки». 2010/ Т. 23 (62), № 3. С. 182 — 186.