Щелочной травитель для утонения кремния

 

Использование: электронная техника, технология утонения кремниевых пластин с готовыми структурами. Цель: повышение изотропности травителя и увеличение скорости травления. Сущность изобретения: обеспечение травителю изотропных свойств, усиление его химической активности и подавление расслоения травителя на отдельные слои воды и изопропилового спирта за счет дополнительного введения в состав щелочного травителя 1 - 6 мас.% гидроокиси тетраметиламмония. 2 табл.

Изобретение относится к электронной технике, в частности к технологии утонения кремниевых пластин с готовыми структурами, и решает проблему улучшения экологической безопасности по сравнению с кислотными травителями для аналогичных целей. Цель изобретения повышение изотропности травителя и увеличение скорости травления. Дополнительное введение в состав травителя гидроокиси тетраметиламмония обеспечивает травителю изотропность, т.е. независимость скорости травления кремниевых пластин от их кристаллографической ориентации, при этом уравниваются скорости травления пластин кремния, ориентированных в плоскости111} с пластинами кремния, ориентированными в плоскости100} В результате увеличивается скорость травления пластин кремния, ориентированных в плоскости111} а следовательно, повышается химическая активность травления при утонении пластин кремния с различной кристаллографической ориентацией. Кроме того, введение в состав травителя гидроокиси тетраметиламмония (ГОТМА) как щелочи усиливает химическую активность травителя вследствие повышения степени растворения кремния в комплексном составе щелочей: гидроокись калия гидроокись тетраметиламмония; позволяет расширить количественное содержание гидроокиси калия и подавить при этом расслоение травителя на отдельные разделяющиеся слои воды и изопропилового спирта вследствие увеличения общей концентрации ОН-групп и снижения концентрации ионов калия в общем объеме травителя по отношению к ОН-группам. Следует отметить, что вследствие увеличения скорости растворения пластин кремния различной ориентации в указанном травителе для утонения пластин кремния сокращается длительность пребывания кремниевой пластины в травителе, что совместно с его полирующими свойствами практически полностью снимает шероховатость поверхности и улучшает ее плоскопараллельность. Данный травитель позволяет снимать слои кремния с пластин, ориентированных как в плоскости111} так и в плоскости100} на толщину 150-200 мкм, при этом обеспечивается шероховатость обрабатываемой поверхности при утонении 0,025-0,030 мкм, неплоскопараллельность 1,5-2,0 мкм/см и стабильная скорость травления 10± 1 мкм/мин при температуре травителя 353 К. Количественное содержание всех компонентов в данном щелочном травителе для утонения кремния является оптимальным для получения положительного эффекта и достижения цели изобретения. Щелочной травитель для утонения кремния предлагаемого состава использовался при изготовлении СБИС ОЗУ емкостью 64 К, выполняемых по МОП-технологии. Для этой цели было запущено шесть партий пластин кремния КДБ-12, ориентированных в плоскости111} диаметром 150 мм (по 20 пластин в партии) по базовому технологическому маршруту изготовления СБИС К 565РУ до операции утонения пластин с готовыми структурами. На пяти запущенных партиях дальнейшей операцией было утонение кремниевых пластин с непланарной (нерабочей) стороны на толщину 150 мкм. Исходная толщина пластин 500±10 мкм. Утонение осуществляли в предлагаемом щелочном травителе и далее по существующему маршруту. Травитель приготовляли из компонентов марки ОСЧ с использованием деионизованной воды (20 МОм). Готовили пять составов, количественное соотношение которых приведено в табл. 1. П р и м е р ы 2-4. Приведены в табл. 1, соответствуют данному щелочному травителю для утонения кремния. После смешивания компонентов травителя его выдерживают в течение 30-40 мин, после чего травитель готов к использованию. Съем кремния при утонении пластин осуществляется в установке ДРМЗ. 249025 на эластичных капралоновых столиках с вакуумной присоской, на которые укладывают кремниевые пластины планарной стороной к поверхности столика. После их укладки и присоски столик погружают в травитель и начинают обработку непланарной стороны (процесс утонения) в травителе при одновременном газовоздушном обдуве рабочей планарной стороны пластины. В результате этой операции снижается степень воздействия химических компонентов на активные и пассивные структуры полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Обдув кремниевой пластины осуществляют по ее периферии в направлении, перпендикулярном ее плоскости, при одновременном возвратно-поступательном перемещении держателя с пластиной в травителе в направлении, перпендикулярном ее плоскости, с амплитудой 1-5 см и частотой 0,3-2 Гц в течение заданного времени. Длительность обработки задают исходя из средней статистической величины скорости травления, которая для каждого конкретного состава рассчитывалась и задавалась по контрольному процессу. Процесс травления осуществляют при температуре 353±3 К. Качество поверхности после съема слоя кремния оценивают в соответствии со стандартом СТСЭВ 638-77. Толщину пластин после съема слоя заданной толщины оценивают с помощью эллипсометрического микроскопа ЛЭМ-3 и растрового электронного микроскопа ZRM-12, плоскопараллельность с помощью лазерного телевизионного интерферометра ЛИТ-1, шероховатость с помощью профилометра блочной конструкции, модель 252. Химическую активность и реакционную способность травителя оценивают по величине и стабильности скорости травления. Результаты испытания щелочного травителя для утонения кремния предлагаемого и известного составов приведены в табл. 2. Результаты испытания показывают, что предлагаемый травитель для утонения кремния позволяет успешно снимать слои кремния на толщину 150 мкм со скоростью 10 мкм/мин и обеспечивать при этом шероховатость поверхности 0,025-0,030 мкм, неплоскопараллельность поверхности пластин 1,5-2,0 мкм/см, а число обрабатываемых пластин в 1 дм³ травителя довести до 13±2 пластины. Длительность процесса утонения составляет 15 мин. Таким образом, из данных, представленных в табл. 2, видно (см. примеры 2-4), что при использовании данного источника травителя для съема кремния повышается скорость травления пластин кремния, ориентированных в плоскости 111} до 10 мкм/мин, т.е. на три порядка по отношению к прототипу; снижаются шероховатость поверхности до 0,025-0,030 мкм; неплоскопараллельность поверхности кремниевых пластин после снятия слоев толщиной 150 мкм до 1,5-2,0 мкм/см; длительность обработки одной пластины при поштучной загрузке до 15 мин.

Формула изобретения

ЩЕЛОЧНОЙ ТРАВИТЕЛЬ ДЛЯ УТОНЕНИЯ КРЕМНИЯ, включающий изопропиловый спирт, воду и гидроокись калия, отличающийся тем, что, с целью повышения изотропности травителя и увеличения скорости травления, травитель дополнительно содержит гидроокись тетраметиламмония при следующем количественном соотношении компонентов, мас. Изопропиловый спирт 75 85 Вода 5 23 Гидроокись калия 1 4 Гидроокись тетраметиламмония 1 6

РИСУНКИ

Рисунок 1