Метод обработки поверхности эпитаксиальных кремниевых пластин для формирования активных областей

Авторы патента:

Исмаилов Тагир Абдурашидович (RU)

Шангереева Бийке Алиевна (RU)

Шангереев Юсуп Пахрутдинович (RU)

Муртазалиев Азамат Ибрагимович (RU)

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 2565380:

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ "ДАГЕСТАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ" (ДГТУ) (RU)

Изобретение относится к технологии изготовления силовых кремниевых транзисторов, в частности к обработке поверхности эпитаксиальных кремниевых пластин от различных видов загрязнений для формирования активных областей. Изобретение обеспечивает полное удаление органических и механических загрязнений, а также примесей с поверхности эпитаксиальных кремниевых пластин и сокращение длительности процесса. В способе обработки поверхности эпитаксиальных кремниевых пластин пластины подвергают двухстадийной обработке в двух ваннах с различными растворами: в первой ванне содержится раствор смеси «КАРО», состоящий из серной кислоты и перекиси водорода (H₂SO₄:Н₂О₂) в соотношении 7,2:1,2 при температуре Т=105±5°C; во второй ванне содержится перекисно-аммиачный раствор (ПАР), состоящий из водного аммиака, перекиси водорода и деионизованной воды (NH₄OH:Н₂O₂:H₂O) в соотношении 1:4:22 при температуре Т=65°C, длительность обработки в каждой из ванн составляет 5 мин. Сущность способа заключается в том, что на поверхности эпитаксиальных кремниевых пластин происходит полное удаление органических, ионных, химических, газообразных и механических загрязнений, т.е. в первой ванне происходит удаление грубых жировых загрязнений, а во второй ванне снимаются оставшиеся нерастворенные загрязнения.

Известен метод обработки пластин, сущность которого состоит в полном удалении загрязнений с поверхности эпитаксиальных кремниевых пластин в смеси H₂O-H₂O₂-NH₄OH [1].

Недостатком этого метода является недостаточное удаление различных примесей, загрязнений с поверхности эпитаксиальных пластин.

Известен следующий метод обработки поверхности пластин, сущность которого состоит в удалении загрязнений поверхности в смеси Н₂O-Н₂O₂-NH₄OH [2].

Недостатком этого метода является недостаточное удаление различных примесей и загрязнений с поверхности пластин, а также длительность процесса.

Целью изобретения является полное удаление органических и механических загрязнений, а также примесей с поверхности эпитаксиальных кремниевых пластин и сокращение длительности процесса.

Поставленная цель достигается тем, что пластины подвергают двухстадийной обработке в двух ваннах с различными растворами: в первой ванне содержится раствор смеси «КАРО», состоящий из серной кислоты и перекиси водорода (H₂SO₄:Н₂О₂) в соотношении 7,2:1,2 при температуре Т=105±5°C; во второй ванне содержится перекисно-аммиачный раствор (ПАР), состоящий из водного аммиака, перекиси водорода и деионизованной воды (NH₄OH:Н₂O₂:H₂O) в соотношении 1:4:22 при температуре Т=65°C, длительность обработки в каждой из ванн составляет 5 мин.

Сущность способа заключается в том, что на поверхности эпитаксиальных кремниевых пластин происходит полное удаление органических, ионных, химических, газообразных и механических загрязнений, т.е. в первой ванне происходит удаление грубых жировых загрязнений, а во второй ванне снимаются оставшиеся нерастворенные загрязнения.

Предлагаемый способ отличается от известного тем, что обработка в кислотах позволяет удалять ионы металлов и растворять оксидные пленки на поверхности кремниевых пластинах, а перекись водорода разлагается с выделением атомарного кислорода, который окисляет как органические, так и неорганические загрязнения. Обработка во второй ванне обеспечивает удаление органических соединений за счет сольватирующего действия гидроокиси аммония и окисляющего действия перекиси водорода. В этом же процессе может также происходить комплексообразование с участием некоторых металлов I и II групп.

По окончании обработки в растворе кремниевые пластины подвергаются сушке. Сушка производится методом центрифугирования в течение 3 мин. Скорость вращения центрифуги 1000±50 об/мин. Контроль чистоты поверхности пластин осуществляется под сфокусированным лучом света на наличие пылинок. Их составило - 3 шт.

Сущность изобретения подтверждается следующими примерами:

Пример 1. Процесс проводят на установке химической обработки (Лада-1), в первой ванне содержится раствор состоящий из серной кислоты и перекиси водорода (H₂SO₄:Н₂О₂) в соотношении компонентов 10:1,0 при температуре Т=125°C; во второй ванне содержится раствор, состоящий из водного аммиака, перекиси водорода и деионизованной воды (NH₄OH:Н₂O₂:Н₂О) в соотношении компонентов 1:3:20, при температуре Т=75°C.

Длительность обработки кремниевых пластин в каждой из ванн - 5 мин.

Контроль чистоты поверхности пластин осуществляется под сфокусированным лучом света на наличие пылинок. Количество пылинок составило 7 шт.

Пример 2. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Процесс проводят при соотношении компонентов для первой ванны: H₂SO₄:H₂O₂ 9:1,5, Т=115±5°C, τ=5 мин, для второй ванны: NH₄OH:Н₂О₂:Н₂О 1:2:20, Т=75°C, τ=5 мин.

Количество пылинок составило 5 шт.

Пример 3. Способ осуществляют аналогично примеру 1. Процесс проводят при соотношении компонентов для первой ванны: H₂SO₄:H₂O₂ 7,2:1,2, Т=105±5°C, τ=5 мин, для второй ванны: NH₄OH:Н₂О₂:Н₂О 1:4:22, Т=65°C, τ=5 мин.

Количество пылинок составило 3 шт.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет обработать поверхность эпитаксиальных кремниевых пластин от органических, ионных, химических, газообразных и механических загрязнений, а также подготовить пластины с определенной чистотой для последующих операций.

Литература

1. Burkman D. Optimizing the Cleaning Procedure for Silicon Wafers Prior to High Temperature Operations, Semicond. Int., 4, 103 (1981).

2. Kern W., Puotinen D.A. Cleaning Solution Based on Hydrogen Peroksid for Use in Silicon Semiconducter Technology, RGA Rev., 31, 187 (1970).

Метод обработки поверхности эпитаксиальных кремниевых пластин для формирования активных областей, отличающийся тем, что кремниевые пластины подвергают двухстадийной обработке в двух ваннах с различными растворами: в первой ванне содержится раствор смеси «КАРО», состоящий из серной кислоты и перекиси водорода (H₂SO₄:H₂O₂) в соотношении компонентов 7,2:1,2 при температуре Т=105±5°C; во второй ванне содержится раствор «ПАР», состоящий из водного аммиака, перекиси водорода и деионизованной воды (NH₄OH:H₂O₂:H₂O) в соотношении компонентов 1:4:22 при температуре Т=65°C, длительность обработки поверхности пластин в каждой из ванн по 5 мин, при этом количество пылинок составило 3 шт.

Использование: для изготовления иглы кантилевера сканирующего зондового микроскопа. Сущность изобретения заключается в том, что для изготовления иглы кантилевера используют хрупкую прозрачную подложку, которую заполняют оптически прозрачной жидкостью и в горизонтальном положении укладывают в пластическую массу, которую периодически замораживают и размораживают.

Способ химико-механического полирования пластин арсенида галлия // 2545295

Изобретение относится к области обработки полупроводниковых материалов и может быть использовано в технологии изготовления приборов, в том числе матричных большого формата на основе арсенида галлия.

Композиции, содержащие фторзамещенные олефины // 2544689

Изобретение относится к композициям, способам и системам, используемым во многих областях, включая в частности системы теплопереноса, например системы охлаждения, пенообразователи, пенные композиции, пены и изделия, включающие пены или изготовленные из пены, способы получения пен, в том числе и однокомпонентных, аэрозоли, пропелленты, очищающие композиции.

Состав полирующего травителя для теллурида кадмия-ртути // 2542894

Изобретение относится к области обработки поверхности теллурида кадмия-ртути химическим полирующим травлением. Состав полирующего травителя для теллурида кадмия-ртути включает компоненты при следующем соотношении, в объемных долях: метанол (95%) - 5, этиленгликоль - 13, бромистоводородная кислота (47%) - 2, перекись водорода (30%) - 1.

Способ плазмохимической обработки подложек из поликора и ситалла // 2541436

Изобретение относится к области радиоэлектронной техники и микроэлектроники и может быть использовано для плазмохимической обработки подложек из поликора и ситалла.

Устройство свч плазменной обработки // 2539872

Изобретение относится к СВЧ плазменным установкам для проведения процессов травления и осаждения слоев - металлов, полупроводников, диэлектриков при пониженном давлении и может быть использовано в технологических процессах создания полупроводниковых приборов с высокой степенью интеграции.

Устройство свч плазменной обработки пластин // 2539863

Изобретение относится к СВЧ плазменным устройствам для проведения процессов осаждения и травления слоев - металлов, полупроводников, диэлектриков и может быть использовано в технологических процессах создания полупроводниковых приборов с высокой степенью интеграции, работающих в экстремальных условиях.

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.

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.

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.

Способ селенатно-тиосульфатной обработки поверхности арсенида галлия n-типа // 2572793

Изобретение относится к электрохимии полупроводников и технологии полупроводниковых приборов. Сущность изобретения заключается в том, что поверхность полупроводникового электрода - арсенида галлия n-типа - перед электрохимическим нанесением металла подвергают дополнительной к стандартной химической обработке в растворах халькогенсодержащих соединений с последующей промывкой поверхности в прокипяченной дистиллированной воде. Отличительной особенностью от ранее известных способов предварительной халькогенной обработки поверхности арсенида галлия является то, что полупроводниковый электрод последовательно выдерживают в течение 3 минут в 0,1 Μ водном растворе селеновой кислоты, окунают в теплую дистиллированную воду с температурой 40°С, выдерживают 3 минуты в 0,1 Μ водном растворе тиосульфата натрия и промывают в двух порциях прокипяченной горячей дистиллированной воды с температурой 60-70°С. Далее следуют операции по электроосаждению на арсенид галлия металлов из водных растворов. Изобретение применяется в микроэлектронике при создании выпрямляющих контактов перед электрохимическим нанесением металла на полупроводник и обеспечивает повышение стабильности электрофизических характеристик выпрямляющих контактов металл-полупроводник при воздействии повышенных температур в окислительной атмосфере. 1 табл.

Способ селективного реактивного ионного травления полупроводниковой гетероструктуры // 2576412

Изобретение относится к электронной технике СВЧ. Способ селективного реактивного ионного травления полупроводниковой гетероструктуры, имеющей, по меньшей мере, последовательность слоев GaAs/AlGaAs с заданными характеристиками, включает расположение полупроводниковой гетероструктуры на подложкодержателе в реакторе системы реактивного ионного травления с обеспечением контактирования слоя арсенида галлия с плазмой технологических газов, подачу в реактор технологических газов и последующее селективное реактивное ионное травление при заданных параметрах технологического режима. В способе используют полупроводниковую гетероструктуру, имеющую слой AlGaAs толщиной не менее 10 нм, с содержанием химических элементов AlxGa1-xAs при x, равном либо большем 0,22, в качестве технологических газов используют смесь трихлорида бора и гексафторида серы при соотношении (2:1)-(9:1) соответственно, селективное реактивное ионное травление осуществляют при давлении в реакторе 2-7 Па, мощности, подаваемой в разряд 15-50 Вт, температуре подложкодержателя 21-23°С, общем расходе технологических газов 15-25 мл/мин. Технический результат - повышение выхода годных путем повышения селективности, контролируемости, воспроизводимости, анизотропии и снижения неравномерности, плотности дефектов и загрязнений на поверхности полупроводниковой гетероструктуры. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Способ обработки поверхности пластин для формирования солнечных элементов // 2586266

Изобретение относится к технологии обработки поверхности полупроводниковых пластин, в частности к процессам очистки поверхности пластин между технологическими операциями, для изготовления солнечных элементов. Способ согласно изобретению заключается в том, что с поверхности пластин происходит полное удаление окисла в растворе состоящей из плавиковой кислоты и деионизованной воды, при комнатной температуре раствора. Процесс удаления окисла считается законченным, в том случае, когда раствор скатывается с поверхности обратной стороны кремниевой пластины. Реакция обработки поверхности кремниевой пластины протекает с большой скоростью, длительность процесса составляет не более 20 секунд. При этом не происходит ухудшения качества поверхности кремния. Предлагаемый способ обеспечивает удаление остатков окисла с поверхности обратной стороны перед напылением и способствует улучшению адгезии, благодаря которой увеличивается процент выхода годных кристаллов - 98%. 3 пр.

Водная полирующая композиция и способ химико-механического полирования подложек, имеющих структурированные или неструктурированные диэлектрические слои с низкой диэлектрической постоянной // 2589482

Изобретение направлено на новую полирующую композицию, которая особенно хорошо подходит для полирования подложек, имеющих структурированные или неструктурированные диэлектрические слои с низкой или ультранизкой диэлектрической постоянной. Водная полирующая композиция содержит (A) абразивные частицы, выбранные из группы, состоящей из оксида кремния, оксида церия и их смесей, и (B) по меньшей мере одно амфифильное неионогенное поверхностно-активное вещество, выбранное из группы, состоящей из растворимых в воде или диспергируемых в воде поверхностно-активных веществ, имеющих (b1) гидрофобные группы, выбранные из группы, состоящей из разветвленных алкильных групп, имеющих 5-20 атомов углерода; и (b2) гидрофильные группы, выбранные из группы, состоящей из полиоксиалкиленовых групп, содержащих (b21) оксиэтиленовые мономерные звенья и (b22) замещенные оксиалкиленовые мономерные звенья, в которых заместители выбраны из группы, состоящей из алкильных, циклоалкильных или арильных, алкил-циклоалкильных, алкил-арильных, циклоалкил-арильных и алкил-циклоалкил-арильных групп; где указанная полиоксиалкиленовая группа содержит мономерные звенья (b21) и (b22) в статистическом, чередующемся, градиентном и/или блокоподобном распределении. Применяют композицию для производства электрических, механических и оптических устройств. Композиция имеет особенно высокую селективность по отношению к диоксиду кремния по сравнению с материалами с низкой и ультранизкой диэлектрической постоянной. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

Устройство химико-динамического травления германиевых подложек // 2589517

Изобретение относится к области электрического оборудования, в частности к устройствам химико-динамического травления. Технический результат, достигаемый в предлагаемом устройстве химико-динамического травления германиевых подложек, заключается в упрощении конструкции и улучшении однородности травления. В устройстве химико-динамического травления германиевых подложек, включающем платформу с реакционными сосудами, выполненную с возможностью совершения орбитального движения в горизонтальной плоскости, имеющую форму короба и снабженную цилиндрическими ванночками, в которых располагаются пластины подложкой вверх, а сами ванночки снабжены крышками-втулками, выполненными с возможностью ограничения толщины слоя травителя на поверхности пластин, при этом дно ванночек выполнено с возможностью его охлаждения проточной водой, крышка-втулка каждой ванночки выполнена в виде перемешивающего плоского диска круглой формы из полипропилена с определенной конфигурацией технологических отверстий и с возможностью скольжения по поверхности подложки в слое травителя за счет орбитального движения платформы, кроме того, перемешивающий диск снабжен фторопластовыми вставками и держателем. 5 ил., 1 табл.

Способ изготовления чувствительных элементов датчиков концентрации газа // 2597657

Изобретение относится к изготовлению средств выявления примесей газов и определения концентрации газов в воздушной среде. Способ изготовления чувствительных элементов датчиков концентрации газа согласно изобретению включает нанесение диэлектрической пленки на лицевую сторону кремниевой подложки, формирование на пленке структуры чувствительных элементов и создание тонких диэлектрических мембран методом анизотропного травления кремниевой подложки с обратной стороны, проводимого в два этапа, первый до нанесения диэлектрической пленки, а второй после завершения всех операций формирования структуры чувствительных элементов с предварительной защитой от травителя лицевой стороны подложки, при этом первый этап травления проводят сначала в водном растворе смеси этилендиамина с пирокатехином, а затем в водном растворе гидроокиси калия, а второй этап проводят только в водном растворе смеси этилендиамина с пирокатехином. Изобретение обеспечивает возможность получения тонких (1-5 мкм) диэлектрических мембран по всей площади подложки одновременно и повышение выхода годных чувствительных элементов в процессе их изготовления. 4 ил.

Способ определения температуры пористого слоя по изменениям показателя преломления при адсорбции // 2602421

Изобретение относится к области измерений температуры тонких поверхностных слоев, в частности пористого диэлектрического слоя в химической промышленности (катализ), при изготовлении оптических и химических сенсоров, а так же в процессе криогенного травления диэлектриков в технологии микроэлектроники. Заявлен бесконтактный способ измерения температуры пористого слоя, характеризующийся тем, что температура пористого слоя определяется по калибровочным графикам зависимости показателя преломления пористого слоя от температуры при постоянном давлении паров выбранных химических соединений, адсорбирующихся в пористом слое, рассчитанным на основе экспериментальных графиков зависимости показателя преломления пористого слоя от относительного давления летучих паров в этом слое при комнатной температуре. Технический результат - повышение точности получаемых результатов. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство крепления, позиционирования и маскирования кристаллов в технологии химического утонения кремния // 2612296

Изобретение используется в технологии химического утонения кремния при производстве формирователей видеосигналов для приборов с зарядовой связью, освещаемых с обратной стороны. Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности многократного применения конструкции, а также возможности легко модифицировать размеры и расположение вытравливаемой области под индивидуальные параметры кристалла. Устройство крепления, позиционирования и маскирования кристаллов в технологии химического утонения кремния представляет собой собирающийся на головке установки травления сборно-разборный пакет, выполненный из двух наборов плоскопараллельных пластин, чередующихся между собой, один из которых выполнен из химически стойкой вакуумплотной алюмооксидной керамики, причем одна пластина из этого набора выполнена с окном по размерам кристалла прибора для обеспечения точного позиционирования кристалла, другая выполнена с окном по размерам, соответствующим области травления, и служит для уплотнения резиновой пластины - маски, второй набор пластин выполнен из резины на основе перфорированного каучука, химически стойкого к высокоагрессивным кислотам, причем одна из пластин этого набора выполнена с окном с размерами, соответствующими геометрии утонения кремния, и служит маской травления. 1 ил.

Состав селективного травителя для химических процессов утонения кремниевых пластин // 2615596

Изобретение относится к составам селективных полирующих травителей, используемых в процессах химического утонения эпитаксиальных кремниевых пластин при производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. Технический результат заключается в достижении высокой стабильности процесса травления и высокого качества полированной поверхности создаваемой кремниевой мембраны. Состав селективного травителя для химических процессов утонения кремниевых пластин включает 1 объемную часть плавиковой кислоты, 3 объемных части азотной кислоты, N объемных частей уксусной кислоты, где N находится в диапазоне от 6 до 12 в зависимости от конкретных требований к скорости и селективности процесса травления, и 0,5÷1 части 0,1% раствора синтезированного фторпроизводного амфолитного комплекса ПАВ с катионактивными и анионактивными группами, выполненного на основе поверхностно-активных веществ вида RFSO2-N-R1R2R3-R4+A-, где А представляет собой анион галогена, и RFSO2-N-R1R2R3R4-К+, где К представляет собой катион (натрий, калий, аммоний), a RF - радикал, содержащий ионы фтора, причем в составе амфолитного комплекса катион- и анионактивные группы взяты в равных долях, а в качестве ПАВ используются флактониты А76 и К76. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

Способ подготовки кристаллической или поликристаллической подложки под металлизацию // 2617461

Изобретение относится к радиоэлектронике, а точнее к технологии производства печатных плат. Сущность способа подготовки кристаллической или поликристаллической подложки под металлизацию заключается в том, что кристаллическую или поликристаллическую подложку стандартным образом шлифуют, на подложку наносят фоторезист, который затем засвечивают и травят, фоторезист покрывают маской и активным металлом для снятия заряда, создают внедренные дислокации, для чего выбранный металл обрабатывают потоком ионов от ионного ускорителя и после активации подложки маску и активный металл смывают жидким веществом, не реагирующим с активирующим металлом. Техническим результатом изобретения является расширение арсенала технических средств для подготовки кристаллических или поликристаллических подложек под металлизацию. 1 ил.