Способ удаления кристаллитов с поверхности кремниевой пластины
Владельцы патента RU 2313851:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Дагестанский государственный технический университет" (ДГТУ) (RU)
Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности к процессам травления поверхности кремниевых пластин после операций: окисление, разгонка бора, разгонка фосфора. Сущность изобретения: в способе удаления кристаллитов с поверхности кремниевой пластины поверхность пластины предварительно окисляют в среде кислорода при температуре 850°С в течение 20 минут, а затем проводят химическую обработку в растворе плавиковой кислоты и фторида аммония в соотношении 1:6. Изобретение позволяет обеспечить полное удаление кристаллитов с поверхности кремниевых пластин после проведения термических процессов и сократить время обработки пластин.
Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности к процессам травления поверхности кремниевых пластин после операций: окисление, разгонка бора, разгонка фосфора. На поверхности полупроводниковой пластины после указанной операции наблюдаются образования в виде матовости на внешний вид и темных точек и ямок под микроскопом. Этот вид дефекта называют кристаллитами, они и являются причиной образования неправильной формы кристаллов.
Известны многочисленные растворы, кислоты, щелочи, применяющиеся в технологии для удаления различного вида дефектов на поверхностях полупроводниковых пластин. Одним из них является селективный травитель Сиртла [1], применяемый для выявления и удаления различных видов дефектов: дислокации, дефекты упаковки, лимонные дольки.
Известен другой травитель [1], который состоит из следующих компонентов: плавиковой кислоты (HF), азотной кислоты (HNO3) и уксусной кислоты (СН3СООН), применяемый для удаления кристаллитов при соотношении компонентов 3:5:3. Время удаления - 45 минут. Суммарное количество дефектов равно 300÷10000 шт./см2.
Основным недостатком используемых травителей является то, что они не обеспечивают полное удаление кристаллитов с поверхности пластин, не дают возможность получения ровной, ненарушенной поверхности и процесс обработки длителен по времени.
Целью изобретения является полное удаление кристаллитов с поверхности пластины после проведения термических процессов и сокращение времени процесса обработки пластин.
Поставленная цель достигается путем проведения предварительного низкотемпературного окисления при температуре 850°С поверхности кремниевой пластины и затем травления в химический раствор до полного удаления кристаллитов.
Химический раствор подобран путем экспериментальных данных и состоит из следующих компонентов: плавиковая кислота (HF) и фторид аммония (NH4F) в соотношении 1:6, и подобрано оптимальное время проведения химического процесса (20 минут) до полного удаления кристаллитов.
Сущность способа заключается в том, что кассету с полупроводниковыми пластинами загружают в диффузионную печь и выдерживают в среде кислорода с расходом кислорода 15 л/ч. Затем после выгрузки проводят процесс химической обработки. Далее кремниевые пластины перегружают в чистые кассеты и отмывают в деионизованной воде и проводят процесс сушки в среде азота. Контроль очистки проводят под лучом сфокусированного света. Для этого выбирают из партии контрольные пластины с помощью вакуумного пинцета и подсчитывают количество светящихся точек, а для подсчета дефектов, к которым относятся и кристаллиты, выбирают рабочее увеличение микроскопа в диапазоне 100-400x.
Далее определяют диаметр поля зрения микроскопа (D) для чего:
1) устанавливают объект микрометра на предметный столик микроскопа и наводят резкость;
2) отсчитывают количество целых делений шкалы, укладывающихся в диаметре;
3) умножают число деления на цену деления шкалы объекта микрометра, равную 1×10-3 см;
4) определяют площадь (S, см2) зрения окуляра по формуле:
После чего на контрольных пластинах подсчитывают количество дефектов.
ПРИМЕР 1
Полупроводниковые пластины загружают в диффузионную печь и выдерживают в среде кислорода с расходом кислорода 15 л/ч, при температуре 850°С в течение 20 минут. Затем после выгрузки проводили процесс химический обработки в течение 15 мин в растворе плавиковой кислоты и фторида аммония в соотношении 1:6. Далее кремниевые пластины перегружали в чистые кассеты и отмывали в деионизованной воде. Процесс сушки проводился в среде азота. Контроль очистки проводился под лучом сфокусированного света. Количество дефектов на контрольных пластинах составляло 130 шт./см2.
Предложенный способ удаления кристаллитов с применением процесса предварительного низкотемпературного окисления и травления в подобранном химическом растворе позволяет уменьшить время проведения технологического процесса. Благодаря этому способу можно удалять полностью кристаллиты с поверхности пластин, дает возможность получения ровной, ненарушенной поверхности, что позволяет увеличить процент выхода годных приборов, а также улучшить качество поверхности диффузионных и эпитаксиальных структур.
Литература
1. З.Ю.Готра. Технология микроэлектронных устройств. Москва, «Радио и связь, 1991 г., стр.128.
Способ удаления кристаллитов с поверхности кремниевой пластины, включающий процесс химической обработки, отличающийся тем, что поверхность пластины предварительно окисляют в среде кислорода при температуре 850°С в течение 20 мин, а затем проводят химическую обработку в растворе плавиковой кислоты и фторида аммония в соотношении 1:6.
