Способ предэпитаксиальной обработки полированных подложек из карбида кремния

Изобретение относится к полупроводниковой технике. Сущность изобретения - в способе предэпитаксиальной обработки полированных подложек из карбида кремния, включающем последовательно выполняемые следующие операции: калибрование монокристалла, изготовление базового среза, резку монокристалла на пластины, шлифовку пластин, изготовление фаски по кромке каждой пластины, полировку пластин, химическую и гидромеханическую отмывку поверхности пластин с сушкой центрифугованием и вакуумную упаковку пластин, после сушки центрифугованием или после извлечения из вакуумной упаковки перед проведением эпитаксии пластины отжигают в свободном состоянии в вакуумной печи при температуре 800-1200°С. Способ обеспечивает снижение механических напряжений и прогиба подложек и дополнительную очистку кромок подложек от загрязнений. 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 подложек для эпитаксии, 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, полируют, проводят химическую и гидромеханическую отмывку поверхности пластин с сушкой центрифугованием и вакуумную упаковку подложек (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).

Данный способ принят в качестве прототипа для заявленного объекта.

Недостатком этого способа является то, что получаемые подложки карбида кремния имеют большие механические напряжения и прогиб, которые из-за высокой хрупкости материала приводят к существенным потерям при дальнейшей работе с ними. При увеличении диаметра пластин этот недостаток проявляется в значительной степени. Кроме того, на кромке подложек остаются загрязнения, не удаляемые в процессе отмывок.

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по снятию в получаемых подложках из карбида кремния механические напряжения и прогиб. А также на очистку поверхностей пластин от загрязнений.

Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении качества круглых полированных подложек из карбида кремния за счет снижения механических напряжений и прогиба подложек и дополнительной очистки поверхности пластин, особенно кромок подложек, от загрязнений, что позволит повысить качество изготовленных на этих подложках полупроводниковых приборов.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе предэпитаксиальной обработки полированных подложек из карбида кремния, включающем операции калибрования монокристалла, изготовления базового среза, резки монокристалла на пластины, шлифовки пластин, изготовления фаски по кромке пластины, полировки пластин, химической и гидромеханической отмывки поверхности пластин с сушкой центрифугованием и их вакуумной упаковки, после сушки (или после извлечения из вакуумной упаковки перед проведением эпитаксии) дополнительно проводится вакуум-термическая обработка подложек при температуре 800÷1200°С.

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

В настоящем изобретении предлагается способ предэпитаксиальной обработки полированных подложек из карбида кремния, который позволяет существенно снизить механические напряжения и прогиб подложек и дополнительно очистить поверхность и особенно кромку подложек от загрязнений.

Согласно настоящего изобретения предлагается способ предэпитаксиальной обработки полированных подложек из карбида кремния, который включает следующую последовательность операций: изготовление монокристаллического цилиндра (под изготовлением монокристаллического цилиндра понимается вырезка кристаллографически ориентированной цилиндрической заготовки, шлифовка ее торцов с доводкой ориентации, шлифовка заготовки до получения цилиндра заданного диаметра, изготовление базового среза), резку цилиндра на пластины, шлифовку пластин, изготовление фаски по кромке пластины, полировку пластин, химическую и гидромеханическую отмывку поверхности пластин с сушкой центрифугованием, а также последующую их вакуумную упаковку.

Данные операции по своей последовательности подробно 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).

Особенностью нового способа является то, что после сушки или после извлечения из вакуумной упаковки перед проведением эпитаксии дополнительно проводится вакуум-термическая обработка подложки при температуре 800÷1200°С.

При отжиге пластин при температуре 800÷1200°С происходит испарение загрязнений с их поверхности, в том числе из труднообрабатываемых мест, к которым относятся кромки. При этом во время отжига снимаются внутренние напряжения, уменьшается прогиб и происходит упорядочение кристаллической решетки в зонах, прилегающих к поверхностям обработки.

Пример реализации способа.

Изготовление подложек 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, проводится полировка пластин алмазными пастами зернистостью АС 10/7 и АС 3/2 и суспензией на основе силиказолей с доводкой до толщины 430±25 мкм, проводится химическая отмывка поверхности пластин в растворах кислот, щелочей и органических растворителей в течение 15-30 минут с последующей промывкой в проточной деионизованной воде и сушкой групповым методом на центрифуге, проводится гидромеханическая отмывка поверхности каждой пластины раствором поверхностно-активного вещества и деионизованной водой с сушкой центрифугованием, после чего подложки отжигают в кассете в свободном состоянии в вакуумной печи при температуре 800-1200°С.

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 предэпитаксиальной обработки полированных подложек из карбида кремния, включающий в себя операции изготовления монокристаллического цилиндра, резки цилиндра на пластины, шлифовки пластин, изготовления фаски по кромке каждой пластины, полировки пластин, химической и последующей гидромеханической отмывки поверхности пластин с сушкой центрифугованием, после чего осуществляют вакуумную упаковку пластин, отличающийся тем, что после сушки центрифугованием или после извлечения из вакуумной упаковки перед проведением эпитаксии пластины отжигают в свободном состоянии в вакуумной печи при температуре 800-1200°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что операция изготовления монокристаллического цилиндра включает в себя вырезку кристаллографически ориентированной цилиндрической заготовки, шлифовку ее торцов с доводкой ориентации, шлифовку заготовки до получения цилиндра заданного диаметра, изготовление базового среза.