Разработка технологического маршрута очистки полупроводниковых пластин для микроэлектронных изделий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Бердянский государственный педагогический университет

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА ОЧИСТКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН ДЛЯ МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Сычикова Яна Александровна

кандидат физико-математических наук,

доцент кафедры методики преподавания физико-математических

дисциплин и информационных технологий в образовании

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. 58008 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.

Размещено на Allbest.ru