Способ изготовления нанополированных пластин из карбида кремния


 


Владельцы патента RU 2345442:

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

Изобретение относится к полупроводниковой технике. Сущность изобретения: в способе изготовления круглых пластин из карбида кремния, содержащем операции калибрования монокристалла, изготовления базового среза, резки монокристалла на пластины, шлифовки пластин, изготовления фаски по кромке пластины, отжига и полировки пластин, полирование пластин проводится в четыре стадии: грубая полировка алмазной пастой с крупным зерном, тонкая полировка алмазной пастой с мелким зерном, нанополировка суспензией на основе силиказолей, содержащей «детонационные» наноалмазы с размером зерна менее 1 мкм, нанополировка суспензией на основе силиказолей, не содержащей твердых абразивных частиц. Изобретение позволяет получить полированные поверхности пластин из карбида кремния с шероховатостью менее 0,5 нм. 1 з.п. ф-лы.

 

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 карбида кремния.

Известен способ изготовления круглых полупроводниковых пластин [1, 2, 3, 4], по которому из исходных монокристаллов вырезают кристаллографически ориентированную цилиндрическую заготовку, шлифуют ее торцы с доводкой ориентации, шлифуют (калибруют) заготовку до получения цилиндра заданного диаметра, изготавливают базовый срез по всей длине цилиндра, режут цилиндр на пластины, которые затем шлифуют, изготавливают фаску по кромке пластины, отжигают и полируют в две стадии, а именно:

- грубая полировка алмазом (алмазной пастой или суспензией с алмазным порошком) с крупным зерном (для карбида кремния это зернистость 10/7);

- тонкая полировка алмазом с мелким зерном (для карбида кремния это зернистость 3/2).

Данный способ подробно описан в 1. Овчаров В.Ф. и др. «Подготовка пластин большого диаметра» Зарубежная электронная техника. М., ЦНИИ "Электроника", 1979, вып. 23 (218), стр.8-17; 2. Запорожский В.П., Лапшинов Б.А. «Обработка полупроводниковых материалов», М., Высшая школа, 1988, стр.34-62; 3. Никифорова-Денисова С.Н. «Технология полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники». Кн. 4, «Механическая и химическая обработка», М., Высшая школа, 1989, стр.3-24; 4. «Справочник технолога-оптика», ред. Окатов М.А., Санкт-Петербург, Политехника, 2004, стр.286-295.

Данный способ принят в качестве прототипа для заявленного объекта.

Недостатком этого способа является то, что при полировке пластин карбида кремния не удается получить поверхность с шероховатостью менее 5 нм, тогда как для применения полированных пластин карбида кремния в качестве подложек при производстве эпитаксиальных структур требуется поверхность с шероховатостью менее 0,5 нм.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по изменению операций полировки пластин путем дополнения операций грубой и тонкой полировки дополнительными операциями нанополировки суспензиями на основе силиказолей как с добавкой нанокристаллов алмазов зернистостью <1 мкм, так и без добавки абразивного порошка.

Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении качества полированных поверхностей пластин из карбида кремния за счет получения поверхностей с шероховатостью менее 0,5 нм.

В настоящем изобретении предлагается способ изготовления круглых полированных пластин карбида кремния, который обеспечивает получение поверхности с шероховатостью менее 0,5 нм.

Этот технический результат достигается тем, что в способе изготовления круглых 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, полирование пластин проводится в четыре стадии:

- грубая полировка алмазной пастой с крупным зерном;

- тонкая полировка алмазной пастой с мелким зерном;

- нанополировка суспензией на основе силиказолей, содержащей «детонационные» наноалмазы с размером зерна менее 1 мкм;

- нанополировка суспензией на основе силиказолей, не содержащей твердых абразивных частиц.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.

Согласно настоящему изобретению предлагается новая технология изготовления круглых полированных пластин из карбида кремния.

Этот способ включает в себя следующие операции: калибрование монокристалла (под калиброванием монокристалла понимается вырезка кристаллографически ориентированной цилиндрической заготовки, шлифовка ее торцев с доводкой ориентации, шлифовка заготовки до получения цилиндра заданного диаметра), изготовление базового среза, резку заготовки из монокристалла на пластины, шлифовку пластин, изготовление фаски по кромке каждой пластины, отжиг и полировку пластин, химическую и гидромеханическую отмывку поверхности пластин, последующую сушку центрифугованием, а затем их вакуумную упаковку.

Данные операции по своей последовательности побробно описаны в 1. Овчаров В.Ф. и др. «Подготовка пластин большого диаметра» Зарубежная электронная техника. М., ЦНИИ "Электроника", 1979, вып.23 (218), стр.8-17; 2. Запорожский В.П., Лапшинов Б.А. «Обработка полупроводниковых материалов», М., Высшая школа, 1988, стр.34-62; 3. Никифорова-Денисова С.Н. «Технология полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники». Кн. 4, «Механическая и химическая обработка», М., Высшая школа, 1989, стр.3-24; 4. «Справочник технолога-оптика», ред. Окатов М.А., Санкт-Петербург, Политехника, 2004, стр.286-295.

Особенностью нового способа является то, что операция полировки пластин проводится в четыре стадии:

- грубая полировка алмазной пастой с крупным зерном;

- тонкая полировка алмазной пастой с мелким зерном;

- нанополировка суспензией на основе силиказолей, содержащей «детонационные» наноалмазы с размером зерна менее 1 мкм;

- нанополировка суспензией на основе силиказолей, не содержащей твердых абразивных частиц.

При таком исполнении операции полировки обеспечивается получение поверхности пластин из карбида кремния с шероховатостью менее 0,5 нм.

Пример реализации способа

Изготовление пластин карбида кремния 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 карбида кремния 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 АС63/50, 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 в четыре стадии:

- грубая полировка алмазной пастой с крупным зерном АС10/7 ВОМ;

- тонкая полировка алмазной пастой с мелким зерном АС3/2 ВОМ;

- нанополировка суспензией, содержащей «детонационные» наноалмазы с размером зерна менее 1 мкм;

- нанополировка суспензией на основе силиказолей, не содержащей твердых абразивных частиц.

Пластины, изготовленные в соответствии с изложенным примером, соответствуют требованиям SEMI для подложек при производстве эпитаксиальных структур и могут производиться массово, что подтверждает промышленную применимость способа.

1. Способ изготовления нанополированных круглых пластин из карбида кремния, включающий в себя калибрование монокристалла до получения цилиндра заданного диаметра, изготовление базового среза у этого цилиндра, резку цилиндра из монокристалла на пластины, шлифовку поверхностей пластин, изготовление фаски по кромке каждой пластины, отжиг и полировку каждой пластины, при которой сначала осуществляют грубую полировку алмазным крупным зерном, зернистость 10/7, а затем тонкую полировку алмазным мелким зерном, зернистость 3/2, отличающийся тем, что после тонкой полировки осуществляют сначала нанополировку поверхностей пластины суспензией на основе силиказолей, содержащей «детонационные» наноалмазы с размером зерна менее 1 мкм, а затем осуществляют нанополировку суспензией на основе силиказолей без твердых абразивных частиц.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что операции калибрования монокристалла включают в себя вырезку кристаллографически ориентированной цилиндрической заготовки, шлифовку ее торцов с доводкой ориентации, шлифовку заготовки до получения цилиндра заданного диаметра.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к электронной промышленности. .

Изобретение относится к обработке выращенных методом Чохральского монокристаллов кремния и может быть использовано при изготовлении монокристаллических кремниевых пластин - элементов солнечных батарей и интегральных схем.

Изобретение относится к электронной технике, а именно к механической обработке материалов электронной техники и изделий из них, в том числе полупроводниковых и ферритовых материалов.

Изобретение относится к области полупроводниковых технологий и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых пластин, включающем механическую обработку и химическое травление.

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов для обработки обратной стороны структур с готовыми чипами, а также при изготовлении исходных пластин-подложек кремния, германия и др.

Изобретение относится к устройству и способу разделения материалов, в частности монокристаллов. .

Изобретение относится к электронной промышленности, а именно к фотошаблонным заготовкам (ФШЗ), предназначенным для послойного формирования рисунка микроизображения интегральных схем (ИС) с последующим переносом его на полупроводниковую пластину.

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых структур, имеющих толщину подложек на уровне 6-50 мкм.

Изобретение относится к способу и устройству для разделения монокристаллов, а также устройству для юстировки и способу тестирования для определения ориентации монокристалла, предназначенным для осуществления такого способа.

Изобретение относится к проблемам химико-динамической полировки материала и может быть использовано для обработки металла, диэлектрика, полупроводника и их соединений

Изобретение относится к двум вариантам способа отделения поверхностного слоя полупроводникового кристалла

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при производстве изделий микро- и оптоэлектроники для односторонней обработки, преимущественно шлифованием и полированием, пластин стекла, керамики, сапфира, кварца, кремния, арсенида и других материалов

Изобретение относится к области обработки поверхности твердых тел, преимущественно для подготовки поверхности пластин, и может быть использовано в микроэлектронике, например, при обработке подложек сверхтвердых материалов для проведения процесса эпитаксии. Движения инструмента и твердого тела являются закономерными циклическими и периодическими. В этом случае произвольные точки на поверхностях инструмента и твердого тела описывают трансцендентные кривые. Отношение частот циклического движения инструмента и твердого тела больше единицы и не равно целому числу. В результате повышается качество полировки обрабатываемой поверхности. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области обработки полупроводниковых материалов и может быть использовано в технологии изготовления приборов, в том числе матричных большого формата на основе арсенида галлия. Способ включает обработку пластин вращающимся полировальником и полирующим составом, дополнительно содержащим в качестве комплексообразователя винную кислоту, в качестве смазывающей добавки этиленгликоль, при следующем содержании компонентов, об. %: пероксид водорода - 7,0-70,0, 30% водный раствор винной кислоты - 7,0-60,0, этиленгликоль - 5,0-15,0, деионизованная вода - остальное. Технический результат - одноэтапное проведение обработки с помощью полирующей композиции, не содержащей абразив, и обеспечение высокого качества обрабатываемого материала за счет уменьшения дефектности его поверхности. 2 ил., 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано для шлифования и полирования плоских поверхностей, в том числе полупроводниковых пластин. Устройство содержит основание, в котором жестко закреплен мотор-редуктор. Вертикальный вал мотор-редуктора выполнен полым. В полости вала соосно ему жестко закреплена фланцевая втулка. На фланце втулки закреплена подвижная планшайба с закрепленными в них осями с роликами-головками. Посадочные отверстия для осей выполнены по центру или с эксцентриситетом. Ролики-головки выполнены зубчатыми и охвачены зубчатым ремнем, закрепленным гибкими связями. Зубчатый ремень выполнен двусторонним, а гибкие связи - в виде одностороннего зубчатого ремня. На роликах-головках закреплен повторяющий форму изделия сепаратор. Внутри вала соосно ему жестко закреплена в основании нижним концом неподвижная ось, на верхний конец которой надет без возможности вращения шлифовальник, выполненный в виде неподвижной планшайбы. В результате повышается производительность процесса шлифования и упрощается конструкция устройства с сохранением качества обрабатываемой поверхности. 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к композиции для химико-механической полировки, применяемой при изготовлении интегральных схем и микроэлектромеханических устройств. Композиция содержит (А) по меньшей мере один тип неорганических частиц, которые диспергированы в жидкой среде (В), (Б) по меньшей мере один тип полимерных частиц, которые диспергированы в жидкой среде (В), (В) жидкую среду, где дзета-потенциал неорганических частиц (А) в жидкой среде (В) и дзета-потенциал полимерных частиц в жидкой среде (В) являются положительными. Полимерные частицы (Б) представляют собой сополимер, содержащий стирол и/или дивинилбензол и метакриламид, и имеют по меньшей мере один тип функцинальной группы, которая является диалкиламино-группой или имидазольной группой, причем массовое отношение полимерных частиц (Б) к неорганическим частицам (А) находится в интервале от 0,001 до 0,06, а величина рН композиции находится в интервале от 4 до 6. Описан также способ получения композиции для химико-механической полировки, способ производства полупроводниковых устройств, включающих химико-механическую полировку и применение композиции для химико-механической полировки поверхностей субстратов, используемых в полупроводниковой промышленности и для устройств с узкощелевой изоляцией. Технический результат - улучшение характеристик полировки, особенно в отношении интенсивности съема материала и шага снижения высоты. 5 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 табл., 9 пр., 4 ил.
Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для финишного химико-механического полирования (ХМП) полупроводниковых структур арсенида индия InAs. Технический результат заключается в улучшении качества полирования, упрощении процесса ХМП, уменьшении количества дефектов при полировании, увеличении количества выхода годных чипов. Способ финишного химико-механического полирования пластин InAs включает воздействие на пластину вращающимся полировальником и полирующим составом после предварительного алмазного полирования, при этом обработку поверхности полупроводника проводят полировальником, содержащим поливел, при оборотах со скоростью 55-65 об/мин и давлении на пластину 0,08-0,12 Па, с использованием полировальной суспензии следующего состава: сульфаминовая кислота - 3%, винная кислота - 1%, пероксид водорода - 10% на 100%.

Изобретение относится к новым водным полирующим композициям, которые особенно подходят для полирования полупроводниковых подложек, содержащих пленки на основе оксидкремниевого диэлектрика и поликремния, необязательно содержащих пленки на основе нитрида кремния. Композиция содержит (A) абразивные частицы оксида церия и (B) амфифильные неионогенные поверхностно-активные вещества, выбранные из растворимых в воде и диспергируемых в воде, линейных и разветвленных полиоксиалкиленовых блоксополимеров общей формулы I: , где m, n и p являются целыми числами ≥ 1; R означает атом водорода или одновалентный или поливалентный органический остаток, за исключением C5-C20 алкильных групп; (B1) блок оксиэтиленовых мономерных звеньев; (B2) блок замещенных оксиалкиленовых мономерных звеньев, где заместители выбирают из двух метильных групп, алкильных групп, имеющих более двух атомов углерода, и циклоалкильных, арильных, алкил-циклоалкильных, алкил-арильных, циклоалкил-арильных и алкил-циклоалкил-арильных групп; и Y означает атом водорода или одновалентный органический остаток, за исключением C5-C20 алкильных групп; при условии, что если (B) содержит более одного блока (B1) или (B2), два блока одинакового типа разделены блоком другого типа (В1) или (В2). Композиция обладает значительно улучшенной селективностью оксид/поликремний и обеспечивает получение полированных пластин, имеющих превосходную глобальную и локальную плоскостность. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 табл., 9 пр.
Изобретение относится к полирующей композиции, применяющейся для полировки объекта, который необходимо отполировать, состоящего из твердого и хрупкого материала, обладающего твердостью по Викерсу, равной 1500 Hv или более. Изобретение также относится к способу полировки твердого и хрупкого материала и к способу получения подложки, состоящей из такого материала. Композиция содержит по меньшей мере абразивные зерна оксида алюминия и воду и обладает значением pH, равным 8,5 или более. Абразивные зерна оксида алюминия обладают удельной площадью поверхности, равной 20 м2/г или менее. Техническим результатом является возможность получения подложки, пленки и т.п. из твердых и хрупких материалов, таких как сапфир, нитрид кремния и карбид кремния, содержащих меньшее количество дефектов поверхности и обладающих превосходной гладкостью поверхности при высокой эффективности полировки. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 табл., 8 пр.
Наверх