УДК 621.9.015

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МАРШРУТА ОЧИСТКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН ДЛЯ МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ

Сычикова Яна Александровна
Бердянский государственный педагогический университет
кандидат физико-математических наук, доцент кафедры методики преподавания физико-математических дисциплин и информационных технологий в образовании

Аннотация
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


DEVELOPMENT OF TECHNOLOGICAL ROUTE CLEANING SEMICONDUCTOR WAFERS FOR MICROELECTRONIC PRODUCTS

Sychikova Yana Alexandrovna
Berdyansk State Pedagogical University
Candidate of Physical and Mathematical Sciences, associate professor of teaching methods of physical and mathematical sciences and information technology in education

Abstract
The paper presents the route of preparation of semiconductor wafers to further their use in microelectronics. The main steps in the purification of the crystals depending on the type of pollutant.

Keywords: cleaning, polishing, pollution, semiconductor


Библиографическая ссылка на статью:
Сычикова Я.А. Разработка технологического маршрута очистки полупроводниковых пластин для микроэлектронных изделий // Современная техника и технологии. 2015. № 1 [Электронный ресурс]. URL: http://technology.snauka.ru/2015/01/5408 (дата обращения: 26.05.2017).

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].

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

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

Тип загрязнения Примеры загрязнений Влияние на характеристики прибора
Механические загрязнения органические вещества, металлические примеси, оксиды разлагаются при нагревании; под действием ионной и электронной бомбардировки могут выделять газообразные продукты, что ухудшает условия роста эпитаксиальных слоев, пористых структур
Металлические загрязнения тяжелые металлы – Fe, Cu, Ni, Zn и др. диффундируют вглубь кристалла, при этом образуют энергетические уровни в запрещенной зоне. Это приводит к увеличению токов утечки
Микронеровности поверхности Шероховатость Значительно ухудшается качество диэлектрического слоя
Дефекты кристалла Поры, включения у поверхности, окислительные дефекты упаковки, сегрегационные полосы Снижают плотность тока интегральных схем, затруднят проведение химической и электрохимической обработки, значительно снижают качество материала

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

Табл. 2. Методы очистки и обезжиривания образцов

Физические методы очистки Химические методы очистки
- растворение,

- отжиг,

- обработка поверхности ионами инертных газов,

- механическое удаление загрязнений,

- физическое обезжиривание

- травление, о

- химическое обезжиривание,

- жидкостная очистка,

- сухая очистка (плазмохимическое, газовое  травление),

- химическое и электрохимическое травление

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.


Все статьи автора «Яна Сычикова»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: