Способ изготовления пластин полупроводниковых и оптических материалов

Авторы патента:

H01L21/302 - для изменения физических свойств или формы их поверхностей, например травление, полирование, резка

Владельцы патента RU 2337429:

Институт кристаллографии имени А.В. Шубникова Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано в микроэлектронике и оптике при производстве пластин из полупроводниковых и оптических материалов, особенно из материалов с повышенной твердостью и хрупкостью, например из сапфира. Сущность изобретения: в способе изготовления пластин полупроводниковых и оптических материалов, содержащем операции калибрования монокристалла, изготовления базового среза, резки монокристалла на пластины, шлифовки пластин, изготовления фаски по кромке пластины, отжига и полировки пластин, калибрование монокристалла проводят до диаметра на 0,2÷0,3 мм более номинального диаметра пластин, а затем шлифуют пластины и делают по их кромке полукруглую фаску по копиру с доводкой диаметра пластин до заданного номинала с одновременным удалением краевых микросколов. Техническим результатом изобретения является уменьшение трудозатрат на изготовление пластин, снижение затрат на инструмент благодаря уменьшению его износа, увеличение производительности.

Известен способ изготовления полупроводниковых пластин [1], по которому исходные монокристаллы шлифуют (калибруют) до точного диаметра, затем изготавливают основной базовый срез по всей длине монокристалла. При этом монокристаллы калибруют до заданного диаметра пластин. После указанной подготовки монокристалла проводят его резку на пластины, используя станки резки алмазными кругами с внутренней режущей кромкой и устройства вращения кристалла в процессе резки.

Данный технологический процесс распространен для многих полупроводниковых материалов и благоприятен при допуске диаметра пластин ±0,5 мм. Недостатком этого способа является то, что в случае резки монокристаллов сапфира, когда необходимо получить пластины с допуском диаметра ±0,1 мм и менее, на пластинах при входе алмазного круга в монокристалл образуются краевые микросколы глубиной ≤0,15 мм, уходящие вглубь пластины за пределы минимального допуска диаметра и приводящие к браку (царапины, риски) при последующей полировке пластин.

Известен также способ [2] изготовления полупроводниковых пластин, включающий калибрование монокристалла, изготовление основного и вспомогательных срезов, резку монокристалла на пластины, причем калибрование монокристалла ведут до диаметра, по крайней мере, на 2 мм более диаметра пластин, срезы изготавливают длиной L (определяющейся расчетным путем), а после резки монокристалла на пластины последние центрируют относительно основного среза и проводят их дополнительное калибрование до заданного диаметра пластин.

Основным недостатком данного способа обработки является то, что монокристалл вначале калибруют до заданного диаметра пластин с припуском ≥2 мм, базовый срез изготавливают размером более номинала с последующей подгонкой в размер диаметра и длины базового среза калибровкой каждой резаной пластины. Однако при этом способе остаются первичные микросколы и, кроме того, этот способ не позволяет устранить вторичные микросколы, которые образуются в процессе шлифовки пластин. Следует также отметить, что наличие большого припуска приводит к увеличению трудозатрат, связанных с его удалением и увеличенному износу инструмента. Проведенные эксперименты с монокристаллами и пластинами сапфира показали, что брак (царапины, риски) при изготовлении полированных пластин по данному способу меньше, чем в случае использования традиционного способа [1], но все еще довольно велик.

Задачей настоящего изобретения является создание способа изготовления пластин из полупроводниковых и оптических материалов, который обеспечивает повышение качества пластин и уменьшение брака.

Технический результат изобретения выражается в уменьшении трудозатрат на изготовление пластин, снижении затрат на инструмент благодаря уменьшению его износа, увеличению производительности.

Этот технический результат достигается тем, что в способе изготовления полупроводниковых пластин, содержащем операции калибрования монокристалла и резку монокристалла, калибрование монокристалла проводят до диаметра на 0,2÷0,3 мм более окончательного диаметра пластины, а затем шлифуют плоскость пластины и делают по копиру полукруглую фаску по торцу пластины, доводя диаметр пластины до заданного номинала с одновременным удалением торцевых микросколов.

Существенным признаком предлагаемого способа является то, что разрезаемый на пластины монокристалл имеет диаметр на 0,2÷0,3 мм больше номинального диаметра пластин. За счет этого возникшие при резке монокристалла и шлифовке резаных пластин сколы фактически располагаются за пределами рабочей области пластин. Путем выполнения на торце пластины полукруглой фаски по копиру диаметр шлифованной пластины доводится до заданного номинала с одновременным удалением микросколов, что позволяет увеличить выход годных полированных пластин.

Пример реализации способа.

Изготовление пластин сапфира ориентации (0001)±0,1 угл. град. диаметром 50,8±0,1 мм с базовым срезом ориентации (1120)±0,3 угл. град. длиной 15-17 мм, толщиной 430±25 мкм с односторонней полировкой.

Из монокристалла сапфира вырезается заготовка ориентации (0001) диаметром 53÷54 мм, на плоскошлифовальном станке алмазным кругом зернистости АС 80/63 проводится доводка ориентации ее торцов, на круглошлифовальном станке с помощью круга зернистостью АС 80/63 изготавливается цилиндр диаметром 51,1±0,1 мм, на плоскошлифовальном станке изготавливается базовый срез ориентации (1120) длиной 16±0,5 мм, на отрезном станке цилиндр режется на пластины толщиной 900±50 мкм алмазными кругами с внутренней режущей кромкой зернистостью АС 63/50, на резаных пластинах изготавливается технологическая фаска алмазным кругом зернистостью АС 40/28, проводится двухсторонняя шлифовка свободным абразивом зернистостью М 40/28 до толщины 480÷530 мкм, проводится изготовление полукруглой фаски по копиру алмазным профильным кругом зернистостью АС 40/28 с уменьшением диаметра до номинала 50,8±0,1 мм, отжиг и полировка пластин с доводкой до толщины 430±25 мкм.

Пластины, изготовленные в соответствии с изложенным примером, соответствуют требованиям SEMI и могут производиться массово, что подтверждает промышленную применимость способа.

Источники информации

1. Овчаров и др. Подготовка пластин большого диаметра, «Зарубежная электронная техника», М., ЦНИИ «Электроника», 1979 г., выпуск 23 (218), с.8-17.

2. Патент РФ №2105380, МПК H01L 21/302, опубл. 1988.02.20.

Способ изготовления пластин полупроводниковых и оптических материалов, содержащий операции калибрования монокристалла, изготовления базового среза, резки монокристалла на пластины, шлифовки пластин, изготовления фаски по кромке пластины, отжига и полировки пластин, отличающийся тем, что калибрование монокристалла проводят до диаметра на 0,2÷0,3 мм более номинального диаметра пластин, а затем шлифуют пластины и делают по их кромке полукруглую фаску по копиру с доводкой диаметра пластин до заданного номинала с одновременным удалением краевых микросколов.

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности к способам приготовления атомно-гладких поверхностей полупроводников. .

Способ полировки кристаллов хлорида серебра // 2311499

Изобретение относится к области изготовления оптических элементов и может быть использовано в инфракрасной технике. .

Способ получения фотошаблонных заготовок // 2307423

Изобретение относится к электронной промышленности. .

Устройство для обработки полупроводниковых пластин // 2295172

Изобретение относится к производству изделий электронной техники и может быть использовано, например, на операциях очистки полупроводниковых пластин с помощью щеток и мегазвука.

Способ изготовления пластин монокристаллов // 2284073

Изобретение относится к области оптоэлектроники и может быть использовано при изготовлении пластин из слитков или булей монокристаллов, например, сапфиров. .

Способ получения фотошаблонных заготовок // 2274925

Изобретение относится к электронной промышленности, а именно к фотошаблонным заготовкам (ФШЗ), предназначенным для формирования рисунка микроизображения при изготовлении интегральных схем.

Устройство для обработки полупроводниковых пластин // 2273075

Изобретение относится к технике полупроводникового производства и может быть использовано для формирования многоуровневых межсоединений СБИС, в частности, для планаризации поверхности межслойного диэлектрика, межуровневого диэлектрика, для получения вертикальных проводников, диффузионно-барьерных слоев и адгезионных слоев на операциях подготовки поверхности пластин, например, при химико-механической полировке с последующей отмывкой их (гидромеханической, мегазвуковой и др.).

Станок для обработки полупроводниковых пластин // 2260872

Способ профилирования тугоплавких и химически стойких материалов // 2252280

Изобретение относится к способам термохимического травления тугоплавких химически стойких материалов, в частности к методам локального травления их поверхности, например, с использованием локального лазерного облучения.

Способ обработки полупроводниковых пластин // 2249881

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых структур, получаемых:- путем механического утонения структур с нерабочей стороны структур до фиксированной толщины, например до толщины 6-20 мкм;- путем термического соединения (сварки через окисел) двух пластин разной проводимости, легирования и кристаллографической ориентации и механического утонения одной из пластин до фиксированной толщины, например до толщины 6-10 мкм;- путем механической или химико-механической доводки структур для выравнивания планарного рельефа, удаления дефектов с использованием Stop-процесса.

Способ формирования висящих конструкций // 2367591

Изобретение относится к технологиям изготовления микроструктурных устройств и полупроводниковых приборов и может быть использовано для формирования висящих конструкций, таких как мембраны, консоли, кантилеверы и других, на базе которых изготавливают многоэлементные микромеханические преобразователи (ММП)

Способ лазерного отжига кремниевой подложки, содержащей имплантированные слои // 2368703

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности к полной активации доноров и акцепторов при условии полного устранения остаточных дефектов

Способ доводки ориентации пластин полупроводниковых и оптических материалов // 2411606

Изобретение относится к способам разделения монокристаллов на пластины, которые в дальнейшем применяются для изготовления подложек, используемых в производстве различных оптоэлектронных элементов и устройств

Способ полирования полупроводниковых материалов // 2457574

Изобретение относится к области обработки полупроводниковых материалов, а именно к химико-механическим способам полирования полупроводников

Способ предэпитаксиальной обработки поверхности германиевой подложки // 2483387

Изобретение относится к области полупроводниковой опто- и микроэлектроники

Способ изготовления микромеханического вибрационного гироскопа // 2485620

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении микромеханических гироскопов для измерения угловой скорости

Способ изготовления сквозных отверстий в кремниевой подложке // 2525668

Использование: для формирования сквозных отверстий или углублений в кремниевой подложке. Сущность изобретения заключается в том, что формирование сквозных отверстий в кремниевой подложке осуществляют путем размещения на кремниевой подложке алюминиевого образца с заданной формой поперечного сечения рабочей части образца, соответствующей форме формируемого в подложке отверстия, и высотой рабочей части образца, не меньшей толщины подложки, далее осуществляют нагрев подложки с размещенным на ней алюминиевым образцом до температуры эвтектики, равной 570±10°С, обеспечивая высокоскоростную диффузию атомов кремния в алюминиевый образец, выдерживают подложку с алюминиевым образцом при температуре эвтектики не менее 10 минут, после чего охлаждают подложку с алюминиевым образцом до комнатной температуры. Технический результат: обеспечение возможности снижения рабочей температуры процесса, осуществление технологического процесса при атмосферной среде, исключение необходимости создания температурного градиента, а также увеличение диапазона размеров поперечного сечения отверстий. 2 ил.

Способ прецизионной лазерно-плазмохимической резки пластин // 2537101

Изобретение относится к лазерным методам резки пластин и может быть использовано в микроэлектронной промышленности для резки алмазных, карбидкремниевых, кремниевых и других подложек с изготовленными на них приборами. Технический результат - прецизионная лазерная резка без «выброса» и переосаждения материала подложек на сформированные приборы, стенки и окна технологической камеры. Способ лазерной резки алмазных подложек предусматривает фокусировку лазерного излучения на обрабатываемой поверхности в атмосфере в газовой смеси, содержащей соединения фтора, при этом химические реакции инициируются как за счет термических процессов диссоциации газовых компонент, так и за счет образования плазмы в атмосфере чистого фтора или чистого фтористого водорода при давлении от атмосферного до 1·•10-2 Торр. 1 ил.

Способ предэпитаксиальной обработки поверхности германиевой подложки // 2537743

Изобретение относится к области полупроводниковой опто- и микроэлектроники и может быть использовано в электронной промышленности для создания электронных приборов и фотопреобразователей на основе полупроводниковых гетероструктур. В способе предэпитаксиальной обработки поверхности подложки из германия операцию удаления с поверхности подложки слоя естественного окисла германия и операцию очистки поверхности подложки от неорганических загрязнений осуществляют в одну стадию на установке гидромеханической отмывки с использованием раствора NH4OH:H2O2:H2O=1:1:40 в течение 2÷5 минут при температуре 19-23оС. Операцию пассивации поверхности подложки не проводят. Изобретение позволяет сократить число стадий обработки подложки при одновременном улучшении качества ее поверхности.

Способ доводки ориентации подложек для эпитаксии алмаза // 2539903

Изобретение относится к способам доводки ориентации подложек из монокристаллических алмазов, предназначенных для эпитаксиального роста из газовой фазы монокристаллических алмазных пластин высокого структурного совершенства, используемых в производстве рентгеновских монохроматоров, приборов электроники, оптики. Сущность изобретения: в способе доводки ориентации алмазной монокристаллической подложки в процессе шлифовки и полировки, закрепляемой с помощью планшайбы на шпинделе устройства, выполненного сборным, с возможностью плавного поворота по нониусу вокруг оси в двух взаимно перпендикулярных направлениях с фиксацией, корректировка угла разориентации ростовой поверхности с дифракционной плоскостью выполняется без съема кристалла на узком участке, площадь которого находится в пределах 1-5% от общей площади подлежащей доводке грани подложки, с использованием методов промежуточных измерений не требующих рентгеновской дифрактометрии и переполировки всей ростовой поверхности, что позволяет обеспечить лучшее качество, экономию времени и проводить доводку с точностью, определяемой ценой делений нониуса. Способ предназначен для повышения качества, экономии времени доводки ориентации ростовых поверхностей подложек для эпитаксии алмаза с точностью угла разориентации с дифракционной плоскостью 12 угловых минут (0,2 градуса), путем полирования на кромке подложки корректирующей площадки, доля которой в общей площади подлежащей доводке грани находится в пределах 1-5%. 1 табл., 2 ил., 1 пр.