Способ очистки поверхности полупроводниковых пластин

Авторы патента:

H01L21/306 - обработка химическими или электрическими способами, например электролитическое травление (для образования диэлектрических пленок H01L 21/31; последующая обработка диэлектрических пленок H01L 21/3105)

Владельцы патента RU 2495512:

Рыков Валерий Михайлович (RU)
Зарезов Максим Александрович (RU)

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности к очистке поверхности полупроводниковых пластин кремния от механических и органических загрязнений, и может найти применение в микроэлектронике, радиотехнической, электротехнической и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: очистку поверхности полупроводниковых пластин осуществляют в ванне с моющим бифторидным раствором, активированным концентрированным озоном и ультразвуком при комнатной температуре с последующей промывкой в деионизованной воде. Изобретение обеспечивает создание высокоэффективного, ресурсо- и энергосберегающего, экологически чистого и безопасного способа очистки поверхности полупроводниковых пластин от органических и металлических загрязнений и сокращение времени обработки пластин. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Известен способ, по которому очищающий раствор содержит воду, перекись водорода, щелочное соединение и 2,2-бис-(гидроксиэтил)-(иминотрис)-(гидроксиметил/метан в качестве хелатирующей добавки. Предпочтительно щелочное соединение выбрано из групп, состоящей из органического основания, аммиака, гидроксида аммония, гидроксида тетраметиламмония, более пердпочтительно из группы, состоящей из аммиака и гидроксида аммония. Хелатирующая добавка содержится в количестве 1000-3000 ррт (1-3 г/л). Способ включает обработку полупроводниковых субстратов очищающим раствором и высушивание указанного полупроводникового субстрата после промывки водой. Технический результат - повышение стабильности раствора при повышенной температуре и повышение степени очистки поверхности [1]. Недостатки:

- использование экологически опасных органических веществ;

- сложный состав травильных растворов;

- высокие материальные затраты.

Известен способ обработки поверхности монокристаллической пластины Si, ориентированной по плоскости Si (100) или Si (111), химически устойчивых на воздухе полупроводниковых пленок. Сущность способа заключается в очистке указанной поверхности с последующим пассивированием атомами водорода. Очистку поверхности Si осуществляют сначала в кипящем растворе трихлорэтилена в течение 15-20 минут два раза с промывкой деионизованной водой, а затем в водно аммиачно-пероксидном растворе состава: 5 объемов H₂O, 1 объем H₂O₂ 30%, 1 объем NH₄OH 25% при 75-82°C или в водном соляно-пероксидном растворе состава: 6 объемов H₂O, 1 объем H₂O₂ 30%, 1 объем HCL 37% при 75-82°C с последующей ступенчатой трехкратной промывкой деионизованной водой по 5-10 минут на каждой ступени, а пассивирование атомами водорода осуществляют обработкой сначала в 5-10 мас.% раствора HF, а затем водным раствором смеси NH₄OH и NH₄F с рН 7.6-7,7 в течение 40-60 секунд с последующей промывкой деионизованной водой и сушкой при нормальных условиях. Способ позволяет получить пластины, которые могут быть длительное время сохранены и транспортированы на воздухе без окисления поверхности [2].

Недостаток - данная технология экологически и пожароопасна, так как используется трихлорэтилен и высокая температура.

В качестве прототипа принимаем способ очистки поверхности кремниевых подложек, заключающийся в том, что очистка кремниевых подложек включает двухстадийную обработку в двух ваннах с различными растворами: в первой ванне содержится раствор, состоящий из серной кислоты (H₂SO₄) и перекиси водорода (H₂O₂) в соотношении: H₂SO₄:H₂O₂=10:1, при температуре T=125°C, во второй ванне содержится раствор, состоящий из водного аммиака (NH₄OH), перекиси водорода (H₂O₂) и деионизованной воды (H₂O) в соотношении: NH₄OH:H₂O₂:H₂O=1:4:20, при температуре T=65°C [3].

Существенными недостатками прототипа являются:

- значительная энергоемкость, так как требуется нагрев травильных растворов до 125°C;

- применение H₂SO₄, что не позволяет создать экологически чистое производство.

Целью предлагаемого изобретения является создание высокоэффективного, ресурсо- и энергосберегающего, экологически чистого и безопасного способа очистки поверхности полупроводниковых пластин от органических и металлических загрязнений и сокращение времени обработки пластин.

Данная цель достигается тем, что очистку поверхности полупроводниковых пластин осуществляют в ванне с моющим бифторидным раствором, активированным концентрированным озоном, перекисью водорода и ультразвуком при комнатной температуре с последующей промывкой в деионизованной воде.

Пример 1.

Образцы полупроводниковых пластин кремния со слоем фоторезиста марки S 1815 помещают в ванну с моющим раствором NH₄HF₂ при комнатной температуре, активированный потоком озон-кислородной смеси с концентрацией озона 15,9 об.% и ультразвуком..

Визуальные наблюдения показали, что фоторезист полностью снимается через 15 минут в моющих растворах NH₄HF₂, активированных только концентрированным озоном и через 5 минут с дополнительным воздействием ультразвука.

На графике фиг.1 дан ОЖЕ-спектр поверхности образца пластины после обработки: кривая 1 - в моющем растворе NH₄HF₂, активированном концентрированным озоном и кривая 2 - в моющем растворе NH₄HF₂, активированном концентрированным озоном и ультразвуком.

Как видим из фиг.1, интенсивность пика Cls (органических загрязнений) уменьшается ~ 1,7-2 раза, т.е. скорость окислительной деструкции фоторезистивной пленки в моющих растворах, активированных концентрированным озоном и ультразвуком выше.

Пример 2.

Образцы полупроводниковых пластин кремния размером 156×156 мм и толщиной 200 мкм помещались в ванну емкостью 5-7 литров и заливали моющий раствор NH₄HF₂, активированный концентрированным озоном и ультразвуком. Концентрация озона 12,7 об.%. Контроль степени очистки поверхности полупроводниковых пластин кремния показал, что в течение 1-2 минут остатки образивной суспензии удалены с поверхности кремниевых пластин полностью.

Пример 3.

Образцы полупроводниковых пластин кремния размером 156×156 мм и толщиной 200 мкм помещались в ванну емкостью 5-7 литров и заливали моющий раствор NH₄HF₂, активированный концентрированным озоном и перекисью водорода в сочетании с ультразвуком. Концентрация озона 12,7 об.%. Контроль степени очистки поверхности полупроводниковых пластин кремния показал, что в течение 1 минуты остатки образивной суспензии удалены с поверхности кремниевых пластин полностью.

Таким образом, по сравнению с прототипом, применение предложенного способа очистки поверхности полупроводниковых пластин моющим бифторидным раствором, активированным концентрированным озоном, перекисью водорода в сочетании с ультразвуком позволит сократить расход используемых материалов и веществ, снизить температуру процесса очистки, снизить энергоемкость процесса, сократить число стадий очистки и тем самым повысить экологическую безопасность очистки и сократить время обработки пластин.

Использованные источники:

1. Бернер Марк, Килиан Рудольф, Райн Рудольф, Арнольд Луция, Шустер Михаэль, Леопольд Александер, Патент №2329298 C11D 7/18, «Обработка поверхности полупроводников и используемая при этом смесь», опубл. 20.07.2008 г.

2. Калинкин И.П., Кукушкин С.А., Осипов А.В., Патент №2323503, H01L 21/306, «Способ обработки поверхности монокристаллической пластины кремния», бюл. №12, опубл. 27.04. 2008.

3. Исмаилов Т.А., Шахмаева А.Р., Шангереева Б.А., Алиев Ш.Д., Патент №2319252, H01L 21/306, «Способ очистки поверхности кремниевых подложек», опубл. 10.03.2008 г.

1. Способ очистки поверхности полупроводниковых пластин от механических и органических загрязнений, отличающийся тем, что очистку осуществляют в ванне с моющим бифторидным раствором, активированным концентрированным озоном и ультразвуком при комнатной температуре с последующей промывкой в деионизованной воде.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку осуществляют моющим бифторидным раствором, активированным концентрированным озоном и перекисью водорода.

Изобретение относится к технологии полупроводников, в частности к способам консервации поверхности полупроводниковых подложек. Изобретение позволяет сохранять «epiready» свойства подложек на воздухе без использования инертной среды при комнатной температуре и затем использовать для эпитаксиального выращивания полупроводниковых гетеро-и наноструктур.

Способ формирования полости в подложке из арсенида галлия // 2488189

Изобретение относится к области полупроводниковой техники и может быть использовано, в частности, в технологии изготовления полупроводниковых СВЧ приборов. .

Способ изготовления чипов наногетероструктуры и травитель // 2485628

Изобретение относится к созданию высокоэффективных солнечных элементов на основе полупроводниковых многослойных наногетероструктур для прямого преобразования энергии солнечного излучения в электрическую энергию с использованием солнечных батарей.

Способ плазмохимического травления материалов микроэлектроники // 2456702

Изобретение относится к технологии производства электронных компонентов для микро- и наносистемной техники. .

Устройство для локального плазмохимического травления подложек // 2451114

Изобретение относится к устройствам локального травления тонких пленок микроэлектроники. .

Состав газовой смеси для формирования нитрид танталового металлического затвора методом плазмохимического травления // 2450385

Изобретение относится к технологии полупроводникового производства, в частности к формированию затворов в КМОП технологии. .

Способ изготовления универсальных датчиков состава газа // 2449412

Изобретение относится к изготовлению средств выявления примеси газов в воздушной среде и определения уровня концентрации газов в среде. .

Способ локальной плазмохимической обработки материала через маску // 2439740

Изобретение относится к способам общего назначения для обработки материалов с помощью электрической энергии и может быть использовано в технологии полупроводниковых приборов.

Способ локального плазмохимического травления материалов // 2436185

Изобретение относится к области полупроводниковой электроники, в частности к технологии полупроводниковых приборов. .

Способ получения кремниевой канальной матрицы // 2433502

Способ очистки и получения пористой поверхности полупроводниковых пластин // 2507630

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности к очистке поверхности полупроводниковых пластин от органических загрязнений и получению пористой поверхности кремния при изготовлении различных структур. Очистку от органических загрязнений и получение пористой поверхности полупроводниковых пластин осуществляют совместно в одну стадию в растворах HBF4 или NH4HF2, активированных озоном высокой концентрации 17% и выше. Травление полупроводниковых пластин осуществляют в концентрированных, более 10%, растворах HBF4 или NH4HF2. Применение предложенного способа очистки и получения пористой поверхности полупроводниковых пластин в растворах HBF4 или NH4HF2, активированных озоном высокой концентрации, позволит упростить технологию, понизить температуру процесса очистки, снизить энергоемкость, сократить число стадий и время обработки пластин, повысить экологическую безопасность очистки и получения пористой поверхности полупроводниковых пластин. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 2 ил.

Способ и устройство отмывки и сушки подложек // 2510098

Изобретение относится к технике индивидуальной обработки подложек и может быть использовано при производстве изделий электронной техники. Сущность изобретения заключается в том, что в способе отмывки и сушки подложек каждую подложку устанавливают на носитель, опускают в ванну отмывки с деионизованной водой до полного погружения подложки, затем медленно поднимают из воды в камеру сушки, отмывая ее с помощью мегазвукового излучения, а в момент выхода подложки из воды подают пары органического растворителя на границу раздела ванны и воздушной среды камеры и сушат. Новым в способе является то, что на носителе подложек создают зоны точечных контактов двух торцов подложки с носителем, устанавливают подложку на носитель таким образом, что нижний торец подложки расположен под определенным углом к горизонтали, опускают подложку в ванну отмывки непрерывно, а при подъеме подложки мегазвуковое излучение направляют на всю ширину подложки. Изобретение позволяет повысить качество отмывки и сушки подложек, расширить технологические возможности устройства, упростить аппаратурную реализацию процесса обработки, а также повысить надежность и производительность обработки. 2 н.п. ф-лы, 9 ил.

Канальная матрица и способ ее изготовления // 2516612

Изобретение предназначено для использования в мембранных нанотехнологиях для производства управляемых микро- и нанофлюидных фильтров, биосенсорных устройств, приборов медицинской диагностики. Сущность изобретения: в канальной матрице помимо пластины монокристаллического кремния дырочного типа с вскрытыми каналами и осажденного материала на фронтальной поверхности этой пластины создан промежуточный диэлектрический слой двуокиси кремния и нанесена металлическая пленка на фронтальную поверхность пластины с вскрытыми каналами, имеющими заданный поперечный размер. Техническим результатом изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик за счет введения электродов и применение электрокинетического и электрофизического контроля, что позволяет расширить номенклатуру изделий мембранной техники на основе биосовместимого и высокотехнологичного кремния. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Устройство химико-динамического травления германиевых подложек // 2520955

Изобретение относится к электротехническому оборудованию и может быть использовано для химико-динамического утонения германиевых подложек. Технический результат заключается в повышении производительности и упрощении конструкции. В устройстве химико-динамического травления германиевых подложек, включающем платформу с реакционными сосудами, выполненную с возможностью совершения орбитального движения в горизонтальной плоскости, платформа выполнена в виде короба и снабжена цилиндрическими ванночками, при этом на дно ванночек установлены диски вкладышей, на которых горизонтально расположены пластины подложкой вверх, кроме того, крышки-втулки ванночек выполнены с возможностью ограничения толщины слоя травителя на поверхности пластин, а дно ванночек выполнено с возможностью его охлаждения проточной водой. 3 ил.

Устройство для плазмохимического травления // 2529633

Изобретение относится к устройствам для генерирования плазмы высокой плотности и может быть использовано для травления изделий микроэлектроники. Устройство для плазмохимического травления содержит вакуумную камеру, генератор переменного напряжения высокой частоты и подложкодержатель с обрабатываемым изделием. Генератор соединен высокочастотным кабелем через согласующее устройство с генерирующей плазму спиральной антенной, размещенной в вакуумной камере. Подложкодержатель взаимодействует через дополнительное устройство с дополнительным генератором переменного напряжения высокой частоты. Согласующее устройство связано со спиральной антенной посредством полого вала, входящего в вакуумную камеру через вакуумный ввод вращения. На конце вала жестко закреплен полый рычаг. К полому рычагу прикреплен со смещением от оси вращения полого вала диэлектрический колпак с размещенной в нем спиральной антенной. Полый вал и подложкодержатель имеют автономные приводы вращения. Средство программного управления автоматически регулирует скорость вращения каждого привода, обеспечивая необходимую равномерность травления изделия. Изобретение обеспечивает уменьшение габаритов всей установки и снижение потребляемой мощности. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Способ и устройство для получения кромки полупроводниковых устройств // 2530454

Изобретение относится к способу и устройству получения кромки полупроводниковых устройств. В способе получения кромки полупроводникового устройства, включающем подготовку полупроводниковой подложки, которая имеет по меньшей мере две основные поверхности, каждая из которых имеет край, и по меньшей мере одну краевую область, которая прилегает по меньшей мере к одному из краев, нанесение химического травителя при одновременном вращении полупроводниковой подложки направленно по меньшей мере на одну краевую область полупроводниковой подложки так, что травление ограничено краевой областью, при этом начинают нанесение травителя на радиально внутреннюю часть, и зону обработки в процессе травления изменяют радиально наружу. Изобретение обеспечивает возможность получения кромки полупроводникового устройства при меньшем количестве этапов способа и с высокой точностью и воспроизводимостью. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ реактивного ионного травления слоя нитрида титана селективно к двуокиси кремния, поликремнию и вольфраму // 2533740

Изобретение относится к микроэлектронике, методам и технологическим приемам контроля и анализа структуры интегральных схем, к процессам сухого плазменного травления. Сущность изобретения: слой TiN удаляется селективно к SiO2, вольфраму и поликремнию при реактивном ионном травлении его в плазме O2 с присутствующей в зоне разряда пластинкой фторопласта площадью 2-20% рабочей поверхности высокочастотного (ВЧ) электрода, травление проводят при плотности ВЧ мощности 1-3 Вт/см2, а рабочую поверхность ВЧ электрода покрывают кремнием, графитом или другим фторопоглощающим материалом. 1 табл.

Способ очистки карбид-кремниевой трубы // 2534388

Изготовление относится к технологии изготовления силовых кремниевых транзисторов, в частности к способам обработки карбид-кремниевой трубы, применяемой для высокотемпературных процессов в диффузионных печах. Изобретение обеспечивает уменьшение длительности и упрощение процесса, полное удаление загрязнений. В способе обработки карбид-кремниевой трубы очистку карбид-кремниевой трубы проводят в растворе, состоящем из бифторида аммония - NH4HF2, соляной кислоты - НС1 и деионизованной воды - H2O в соотношении 1:1,5:4, соответственно. Длительность обработки составляет 10±7 минут. По окончании обработки трубу промывают в деионизованной воде при комнатной температуре 30 минут.

Способ удаления окисла с поверхности кремниевых пластин // 2534444

Изобретение относится к технологии изготовления силовых кремниевых транзисторов, в частности к способам обработки обратной стороны кремниевых пластин перед процессом напыления. Изобретение обеспечивает полное удаление остатков окисла с поверхности кремниевых пластин, уменьшение времени обработки и снижение стоимости процесса. В способе обработки кремниевых пластин перед напылением удаление окисла с поверхности кремниевых пластин проводят в растворе, содержащем бифторид аммония (NH4HF2) и деионизованную воду (H2O) в соотношении NH4HF2:Н2O=1:26, время обработки составляет не более 10 секунд при комнатной температуре.

Способ очистки кварцевой трубы // 2534446

Изобретение относится к технологии изготовления полупроводниковых приборов, к способам обработки кварцевой оснастки, в частности кварцевой трубы, применяемой при проведении высокотемпературных процессов в диффузионных печах. Изобретение обеспечивает полное удаление различных загрязнений с кварцевой трубы после высокотемпературных операций, уменьшение температуры, длительности обработки кварцевых труб и снижение стоимости процесса. В способе очистки кварцевой трубы удаление загрязнений с кварцевой трубы происходит за счет использования раствора в состав, которого входят бифторид аммония - NH4HF2 и деионизованная вода - H2O в соотношении 1:5 при комнатной температуре. Длительность процесса равна 20±7 минут. После обработки кварцевую трубу промывают в деионизованной воде при комнатной температуре в течение 20±5 минут.