Способ выявления дефектов на поверхности кремния

 

Изобретение относится к полупроводниковой технологии. Цель изобретения - расширение типов вычисляемых микродефектов в тонких поверхностных слоях. Обработку поверхности полупроводника ведут в травителе следующего состава, мас. %: CrO₃ 15 - 52; HF (45%) 4 - 25; HNO₃ (72%) 8 - 50; H₂O 10 - 36. Время травления 5 - 15 мин. При этом количество CrO₃ выбирают в зависимости от толщины обрабатываемого слоя следующим образом: более 10 мкм - 15 - 40 мас.% ; от 10 до 2 мкм - 40 - 5 мас.%; менее 2 мкм - 50 - 52 мас.%. Соотношение CrO₃ : H₂O = 3 : 2, а HF : HNO₃ = 1 : 2. 1 табл.

Изобретение относится к материаловедению, металлографии, технологии изготовления полупроводниковых пластин и полупроводниковых приборов. Целью изобретения является расширение типов выявляемых микродефектов в тонких приповерхностных слоях. П р и м е р 1. Оценивают структурное совершенство партии пластин, полученных из одного слитка кремния КДБ-40 диаметром 76 мм. Часть пластин исследуют после химико-механического полирования, часть - после окончания в сухом кислороде 3 ч при температуре 1100^о (контроль по ЕТО.035.206). На части как окисленных, так и неокисленных пластин исследуют приповерхностный слой, на остальных - объем, для чего поверхностный слой толщиной 20-30 мкм снимают полирующим травлением. Конкретно анализируют (см.таблицу) поверхностный слой после химико-механического полирования на образцах NN 7,8,9,15,18,19,20 (номера соответствуют номерам образцов в таблице), поверхностный слой на пластинах после высокотемпературного окисления на образцах NN 4,5,6,13,14, объем исходного без высокотемпературной обработки материала на образцах NN 1,2,10,11,12, объем материала после высокотемпературного окисления (изменение картины дефектов) на образце N 3. Травление проводят в разных составах и в течение разного времени. При этом предварительно в указанном соотношении (см.таблицу) смешивают плавиковую и азотную кислоты, смесь выдерживалась в течение 10 мин, отдельно готовили в указанном соотношении (CrO₃:H₂O - 3:2) водный раствор хромового ангидрида и после полного растворения CrO₃ в воде водный раствор маленькими порциями (не более 20 мл) вливают в смесь кислот и тщательно перемешивают фторопластовой палочкой. После приготовления таким образом травитель переливают во фторопластовую чашку, в которой затем и проводят процесс травления. Травление проводят в течение времени от 5 до 15 мин. Затем травитель в течение времени от 5 до 15 мин удаляют методом вытеснения водой, образцы промывают деионизованной водой и просушивают сжатым азотом. Исследование микродефектов в слое толщиной менее 10 мкм способом-прототипом практически невозможно. Травление в течение времени, указанного в прототипе, приводит к полному растравливанию фигур травления на дефектах поверхностного слоя. Уменьшение времени травления нецелесообразно, так как скорость травления в начале процесса сильно зависит от плотности микродефектов. Такая невоспроизводимость процесса приводит к тому, что фигуры травления получаются или недотравленнными, или перетравленными. Отклонение от режимов, указанных в предлагаемом способе, также приводит к отрицательным явлениям при контроле, как это следует из таблицы. Увеличение времени травления при изучении слоев более 10 мкм нецелесообразно, так как за время, данное в формуле, выявляется достаточно фигур травления для подсчета объемной плотности микродефектов, а увеличение толщины снятого слоя приводит к тому, что фигуры травления на дефектах расположенных в самом верхнем слое, становятся расплывчатыми, теряют контраст и постоянно исчезают. Занижение времени травления при исследовании объема приводит к тому, что при небольшой плотности фигур травления они не попадают в поле зрения микроскопа и результат получается заниженный. При увеличении концентрации азотной кислоты и изменении ее соотношения с плавиковой резко ухудшается качество поверхности, появляются дополнительные фигуры травления, связанные с окислением поверхности. П р и м е р 2. Исследовалось влияние микродефектов на образование дислокационных сеток при диффузии фосфора на глубину 8 мкм. Пластину после диффузии травят в составе, содержащем 45 мас.% CrO₃, остальные соотношения - по формуле. Время травления составляло 10 мин. Плотность дислокационных сеток значительно выше на кластерных кольцах. Видно также, что линии дислокаций декодированы микродефектами. При травлении аналогичной пластины способом-прототипом слой с дислокационными сетками стравливается, не оставляя фигур травления. Видны только микродефекты в объеме. П р и м е р 3. Исследуют пластины с готовыми интегральными схемами. Необходимо выявить микродефекты в диффузионных областях и под металлическими контактами. Травление проводят в травителе состава: 52 мас.% СrO₃, остальные компоненты в соответствии с формулой изобретения. Время травления составляет 5 мин. Технико-экономическая эффективность предлагаемого способа обработки пластин кремния с ориентацией (100) по сравнению со способом-прототипом заключается в расширении технологических возможностей в части выявления микродефектов в тонких приповерхностных слоях, что позволяет с его помощью, например, контролировать выборочно стабильность финишных процессов полировки, и следовательно, своевременно исключать из технологического цикла изготовления эпитаксиальных структур приборов некачественные пластины, так как известно, что "накачка" кластерами точечных дефектов приповерхностных слоев или наличие рисочного фона после ХМП не позволяет получить качественную границу раздела Si-SiO₂ при последующем окислении, а следовательно качественные МДП-структуры. (56) Авторское свидетельство СССР N 1364142, кл. Н 01 L 21/306, 1985. A new preferential etch for defect in silicon crystals. J. Electrochem. Soс., v.124, N 5, 1977, р.757-761.

Формула изобретения

СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ ДЕФЕКТОВ НА ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЯ, включающий очистку поверхности кремния с ориентацией (100) и травление в составе, содержащем хромовый ангидрид, плавиковую кислоту и воду, отличающийся тем, что, с целью расширения выявляемых типов микродефектов в тонких приповерхностных слоях, травление проводят в составе, дополнительно содержащем азотную кислоту, при следующем количественном соотношении компонентов, мас.%: Хромовый ангидрид 15 - 32 Плавиковая кислота (45%-ная) 4 - 25 Азотная кислота (72%-ная) 8 - 50 Вода 10 - 36 время травления составляет 5 - 15 мин, при этом количество хромового ангидрида в зависимости от толщины обрабатываемого слоя составляет, мкм: Более 10 15 - 40 10 - 2 40 - 50 Менее 2 50 - 52
соотношение хромового ангидрида и воды в растворе составляет 3 : 2, а плавиковой и азотной кислот 1 : 2.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002        

---