Способ очистки и получения пористой поверхности полупроводниковых пластин

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.

 

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, и может найти применение в микроэлектронике, радиотехнической, электротехнической и других отраслях промышленности.

Известен способ получения пористой поверхности кремния [1. Патент РФ №2194805, МПК7 C25F 3/12], включающий электрохимическое травление монокристаллического кремния с использованием электролита, содержащего 50%-ный водный раствор плавиковой кислоты и этанола, взятые в соотношении 1:1, при этом в его состав введена дополнительно двуокись кремния, концентрация которой не превышает величины, равной 2 моль/л.

Недостатки:

- сложный состав травильных растворов;

- высокие материальные затраты;

- агрессивность концентрированного раствора плавиковой кислоты, что предъявляет требования к высокой коррозионной устойчивости оборудования.

Известен способ обработки поверхности монокристаллической пластины Si [2. Патент РФ №2323503, H01L 21/306], 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 в водно-аммиачно-пероксидном растворе состава: 5 объемов Н2O, 1 объем Н2O2 30%, 1 объем NH4OH 25% при 75-82°С или в водном соляно-пероксидном растворе состава: 6 объемов Н2O, 1 объем Н2O2 30%, 1 объем HCl 37% при 75-82°С 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.

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

Известен способ получения пористой поверхности кремния [3. Патент РФ №2316077, H01L 33/00], включающий электрохимическое травление исходного монокристаллического кремния с использованием электролита, содержащего воду, этанол и плавиковую кислоту. Травление выполняют в двухэлектродной ячейке в два этапа. На первом этапе травление исходного кремния выполняют при постоянном токе при приложении к исходному кремнию положительного потенциала. На втором этапе травления изменяют полярность прикладываемого напряжения без изменения его величины. При этом к кремнию прикладывают отрицательный потенциал в течение 10-60 минут.

Существенными недостатками прототипа являются:

- сложный состав травильных растворов;

- высокие материальные затраты;

- большие временные затраты.

В качестве прототипа принимаем способ очистки поверхности кремниевых подложек [4. Патент РФ №2319252, H01L 21/306], 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 (H24) и перекиси водорода (Н2O2) в соотношении: H2SO4:H2O2=10:1, при температуре Т=125°С, во второй ванне содержится раствор, состоящий из водного аммиака (NH4OH), перекиси водорода (Н2O2) и деионизованной воды (Н2O) в соотношении: NH4OH:H2O2:H2O=1:4:20, при температуре Т=65°С.

Недостатки:

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

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

Целью предлагаемого изобретения является упрощение технологии, снижение материальных и временных затрат, повышение экологической безопасности процесса очистки и получения пористой поверхности полупроводниковых пластин.

Данная цель достигается тем, что 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.

Пример 1.

Образцы исходного монокристаллического кремния помещали во фторопластовую ванну и заливали концентрированный, более 10%, раствор HBF4, активированный озоном высокой концентрации 17% и выше.

На фиг.1 приведены ИК-спектры поверхности образца монокристаллического кремния до и после обработки в растворе HBF4, активированной озоном высокой концентрации. Кривая 1 - исходная поверхность, кривая 2 - после обработки в концентрированном, более 10%, растворе HBF4, активированной озоном высокой концентрации. Концентрация озона 17% и выше.

Наличие слабоинтенсивной полосы поглощения при 2100 см-1 , соответствующей валентным колебаниям Si-Hx (х=1-3), и полос поглощения при 600-800 см-1, соответствующих маятниковым колебаниям Si-Hx (х=1-3), характерны для пористого кремния. Интенсивность полосы поглощения при 1125 см-1 после озоновой обработке меньше и значение полуширины полосы поглощения при 1125 см-1 Δω1/2=150 см-1 также указывает на формирование пористой структуры. Отсутствие на ИК- спектре полос поглощения, характерных для органических загрязнений, свидетельствует о высокой эффективности растворов HBF4, активированной озоном высокой концентрации, для очистки поверхности от органических загрязнений.

Пример 2.

Образцы исходного монокристаллического кремния помещали во фторопластовую ванну и заливали концентрированный, более 10%, раствор NH4HF2, активированный озоном высокой концентрации 17% и выше.

Пример 3.

Образцы исходного монокристаллического кремния помещали во фторопластовую ванну и заливали разбавленный раствор NH4HF2, активированный озоном высокой концентрации 17% и выше.

На фиг.2а, 2б и 2в приведены микрофотографии образцов монокристаллического кремния, до и после обработки растворами NH4HF2, активированных озоном высокой концентрации. 2а - исходный образец, 2б - после обработки в концентрированном, более 10%, растворе NH4HF2, активированном озоном высокой концентрации, 2в - после обработки в разбавленном растворе NH4HF2, активированном озоном высокой концентрации. Концентрация озона 17% и выше.

Обработка в концентрированных растворах NH4HF2, активированных озоном высокой концентрации, также как и в примере 1 с HBF4 приводит к травлению поверхности с образованием пористой поверхности кремния и очистки от органических загрязнений, в то время как разбавленные растворы NH4HF2 или HBF4, активированные озоном высокой концентрации, не оказывают влияния на морфологию поверхности по сравнению с исходными образцами, но при этом позволяют полностью очищать поверхность кремниевых пластин от органических загрязнений.

В таблице №1 даны результаты очистки поверхности монокристаллических пластин кремния от органических загрязнений (фоторезистивной пленки) в разбавленных растворах NH4HF2, активированных озоном высокой концентрации. Концентрация озона 17% и выше.

Таблица №1
Состав раствора Время озонирования, минуты Качество очистки кремниевых пластин
1-9% NH4HF2+O3 Концентрация озона 17% и выше. 1-2 Органические загрязнения (фоторезистивная пленка) удалены с поверхности кремниевых пластин полностью.
0,1-1% NH4HF2+O3 Концентрация озона 17% и выше. 1-2 Органические загрязнения (фоторезистивная пленка) удалены с поверхности кремниевых пластин полностью.
0,04-0,1% NH4HF2+O3 Концентрация озона 17% и выше. 1-2 Органические загрязнения (фоторезистивная пленка) удалены с поверхности кремниевых пластин полностью.

В ряде способов используют ультразвук для усиления эффекта очистки поверхности пластин от органических загрязнений, но это усложняет и удорожает способ, в связи с увеличением энергоемкости процесса очистки.

В предложенном способе происходит полное деструктивное окисление органики (фоторезистивной пленки) до полной минерализации (вода и углекислый газ), что достигается применением растворов HBF4 или NH4HF2, активированных концентрированным озоном. Концентрация озона должна быть 17% и выше.

В реализованных способах очистки поверхности полупроводниковых пластин от органических загрязнений изменяется химический состав травильных растворов в результате загрязнения частицами органики (фоторезистивной пленки). Замедляется процесс очистки от органических загрязнений (снятия фоторезистивной пленки), что требует частой корректировки состава раствора. Применение предлагаемого способа не требует частой корректировки состава раствора (коррекции концентрации NH4HF2), поскольку появление в травильном растворе только Н2O и СO2 позволяет повторно использовать эти травильные растворы.

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. Способ очистки и получения пористой поверхности полупроводниковых пластин, включающий совместно очистку от органических загрязнений и получение пористой поверхности пластин в одну стадию в растворах HBF4 или NH4HF2, активированных озоном высокой концентрации 17% и выше.

2. Способ по п.1, в котором осуществляют травление полупроводниковых пластин в концентрированных, более 10%, растворах HBF4 или NH4HF2.



 

Похожие патенты:

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.

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

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.

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

Изобретение относится к устройствам локального травления тонких пленок микроэлектроники. .

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

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

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

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

Изобретение относится к области изготовления селективных мембран для молекулярной фильтрации газовых смесей и может найти применение в компактных топливных элементах.

Изобретение относится к области изготовления полупроницаемых мембран для молекулярной фильтрации газовых потоков и для разделения реакционных пространств в химических реакторах.

Изобретение относится к области электронной техники и может быть использовано для получения люминесцентных экранов и индикаторов. .

Изобретение относится к области химии, в частности к методикам наноструктурирования и модификации свойств поверхности. Изобретение может быть использовано для изменения смачиваемости поверхности кремния путем изменения пористости поверхности, в том числе для получения гидрофильных или гидрофобных поверхностей на основе кристаллического кремния. Способ включает обработку поверхности кристаллического кремния электрохимическим травлением в растворе плавиковой кислоты концентрацией от 20% до 30% при подаче тока с поверхностной плотностью 750-1000 мА/см2 в течение 5-30 секунд для получения гидрофобного кремния или подаче тока с поверхностной плотностью не более 650 мА/см2 в течение 5-30 секунд для получения гидрофильного кремния. Способ позволяет одноэтапно получать поверхности с мультимодальной пористостью нано- и микромасштаба. 4 ил.

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.

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.

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.

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.

Наверх