Способ финишного химико-механического полирования пластин inas

Авторы патента:

Ковалишина Екатерина Алексеевна (RU)

H01L21/304 - механическая обработка, например шлифование, полирование, резка

Владельцы патента RU 2582904:

Открытое акционерное общество "Центральный научно-исследовательский институт "Электрон" (RU)

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано для финишного химико-механического полирования (ХМП) полупроводниковых структур арсенида индия InAs. Технический результат заключается в улучшении качества полирования, упрощении процесса ХМП, уменьшении количества дефектов при полировании, увеличении количества выхода годных чипов. Способ финишного химико-механического полирования пластин InAs включает воздействие на пластину вращающимся полировальником и полирующим составом после предварительного алмазного полирования, при этом обработку поверхности полупроводника проводят полировальником, содержащим поливел, при оборотах со скоростью 55-65 об/мин и давлении на пластину 0,08-0,12 Па, с использованием полировальной суспензии следующего состава: сульфаминовая кислота - 3%, винная кислота - 1%, пероксид водорода - 10% на 100%.

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано в полировке пластин полупроводниковых материалов, а именно для финишного химико-механического полирования полупроводниковых структур арсенида индия (InAs).

Поверхность играет важную роль в формировании границы полупроводниковых кристаллов. Особенности этих границ и свойства приграничных областей определяются характеристиками полупроводниковых приборов. Также важную роль при этом играют дефекты на поверхности, такие как сколы, царапины, пятна и растрескивания.

В процессе алмазной полировки полупроводниковых пластин обрабатываемая полупроводниковая пластина или структура крепится на специальной головке, в качестве гибкого полировальника используется нетканый или тканый полировальник (бязь, батист, замша и др.), на рабочую поверхность которого наносится алмазная суспензия или паста. Головка с пластиной размешается обрабатываемой поверхностью пластин на полировальнике и нагружается. Полировальник совершает вращательные движения, сила трения заставляет державки с пластинами вращаться; алмазные зерна, закрепившись на мягкой ткани, работая в виде маленьких резцов, постепенно удаляют материал. После первичной обработки полупроводниковой пластины для устранения мелких дефектов, как правило, необходимо осуществление финишной полировки, которую проводят тем же способом, но в другом режиме и с другим составом.

Известен патент №2007784 от 15.02.1994 (патентообладатель НПО «Пульсар») "Способ полирования полупроводниковых пластин". В патенте описан пример способа финишного ХМП пластин арсенида индия диаметром 40 мм после алмазного полирования. Для ХМП готовят абразивный состав: в 1 л 30%-ного раствора углекислого аммония растворяют 100 г железосинеродистого калия. В полученный состав добавляют 300 мл силиказоля с 30%-ным содержанием двуокиси кремния. Состав тщательно размешивают и профильтровывают через капроновое сито.

Кассету с пластинами располагают на рабочем столе диаметром 600 мм, на котором закреплена лавсановая безворсовая ткань. Ось кассеты размещают на расстоянии R=150 мм от оси вращения рабочего стола. С помощью грузов создают давление на пластины p=5 кПа. На полировальник дозируют абразивный состав, поддерживая расход 25-30 мл/мин (в пересчете на 1 м² полировальника это составляет 1,4-1,8 мл/с). Устанавливают частоту вращения полировальника N=90 об/мин и обрабатывают пластины в течение 20 мин. После обработки пластины отмывают от остатков полирующего состава и сушат. Скорость съема при полировании равна 1,0-1,2 мкм/мин.

Недостаток данного способа заключается в том, что используемый состав является абразивным, при полировании мягкого материала арсенида индия абразивный состав не обеспечивает достаточного качества полирования, так как частицы абразива остаются на поверхности и при дальнейшей эпитаксии приводят к образованию точечных дефектов и царапин в эпитаксиальном слое. Также для полировки арсенида индия большего диаметра 76 мм этот способ не применим из-за большого давления при полировке, что приводит к сколам по периферии и привнесении дефектов на поверхности в виде царапин.

Задача заявляемого изобретения заключается в создании способа финишного химико-механического полирования пластин InAs. Технический результат заключается в улучшении качества полирования, упрощении процесса ХМП, уменьшении количества дефектов при полировании, увеличении количества выхода годных чипов.

Технический результат достигается за счет способа финишного химико-механического полирования полупроводниковых пластин InAs, включающего воздействие на пластину вращающимся полировальником и полирующим составом после предварительного алмазного полирования, отличающегося тем, что обработку поверхности полупроводника проводят полировальником, содержащим поливел (синтетическую замшу), при оборотах со скоростью 55-65 об/мин и давлении на пластину 0,08-0,12 Па, с использованием полировальной суспензии следующего состава: сульфаминовая кислота - 3%, винная кислота - 1%, пероксид водорода - 10% на 100%.

Благодаря данному способу обеспечивается безабразивная полировка, за счет чего достигается улучшение качества финишного полирования пластины. Кроме того, ХМП с данным составом не требует дополнительных полировок и обработок, благодаря чему достигается упрощение процесса ХМП. При этом полирование производится в кислой среде с pH 1-2.

Так как InAs достаточно мягкий материал и диаметр пластины имеет значение, то для него требуется небольшая скорость обработки при малом давлении, иначе при достаточно больших оборотах пластина начнет трескаться по периферии. Таким способом полирования можно полировать пластины диаметром 76 мм и более. Скорость вращения в 60 об/мин и малое давление менее 0,1 Па обеспечивает оптимальную нагрузку для мягких пластин арсенида индия.

Выбор состава травителя обусловлен следующим: InAs является химически активным полупроводником, скорость обработки определяется скоростью протекания на поверхности пластин окислительно-восстановительной реакцией.

Окислителем в полирующей суспензии выступает перекись водорода. Ее доступность, простота в использовании и высокие окислительные способности обеспечивают высокие преимущества перед другими возможными окислителями. При использовании суспензии на основе перекиси водорода важное значение приобретает кислотность полирующего состава, наилучшие результаты достигаются при pH=1-2.

В качестве комплексообразователя были выбраны сульфаминовая и винная кислоты для обеспечения кислой среды, кроме того сульфаминовая кислота содержит ион водорода, который способен вытесняться ионом металла из функциональной группы -NH₂, с которым ионы металла связываются координационно и образовывают комплексное соединение с металлом.

Предварительно для ХМП готовят состав: в 1 л воды добавляют 30 г сульфаминовой кислоты, 10 г винной кислоты, 100 мл перекиси водорода. Состав размешивают и процеживают через капроновую ткань.

Полировку осуществляют на станке 6ШП-200А (производство Беларусь). Кассету с пластинами располагают на рабочем столе диаметром 250 мм, на котором закреплен поливел. С помощью грузов создают давление на пластины p=0,1 Па. На полировальник дозируют состав, поддерживая расход 10 мл/мин. Устанавливают частоту вращения полировальника N=60 об/мин и обрабатывают пластины в течение 60 мин. После обработки пластины отмывают от остатков полирующего состава и сушат. Скорость съема при полировании равна 0,8-1 мкм/мин.

Промышленная применимость технического решения доказана в процессе полирования пластин диаметром 76 мм InAs. Было изготовлено более 500 шт пластин. Общий процент выхода годных пластин составил 90%. Данный способ полировки внедрен в технологический процесс обработки пластин InAs в ОАО «ЦНИИ Электрон».

Способ финишного химико-механического полирования пластин InAs включает воздействие на пластину вращающимся полировальником и полирующим составом после предварительного алмазного полирования, отличается тем, что обработку поверхности полупроводника проводят полировальником, содержащим поливел, при оборотах со скоростью 55-65 об/мин и давлении на пластину 0,08-0,12 Па, с использованием полировальной суспензии следующего состава: сульфаминовая кислота - 3%, винная кислота - 1%, пероксид водорода - 10% на 100%.

Изобретение относится к композиции для химико-механической полировки, применяемой при изготовлении интегральных схем и микроэлектромеханических устройств. Композиция содержит (А) по меньшей мере один тип неорганических частиц, которые диспергированы в жидкой среде (В), (Б) по меньшей мере один тип полимерных частиц, которые диспергированы в жидкой среде (В), (В) жидкую среду, где дзета-потенциал неорганических частиц (А) в жидкой среде (В) и дзета-потенциал полимерных частиц в жидкой среде (В) являются положительными.

Устройство для односторонней шлифовки плоских поверхностей // 2545851

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано для шлифования и полирования плоских поверхностей, в том числе полупроводниковых пластин.

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.

Способ обработки поверхности твердого тела // 2494852

Изобретение относится к области обработки поверхности твердых тел, преимущественно для подготовки поверхности пластин, и может быть использовано в микроэлектронике, например, при обработке подложек сверхтвердых материалов для проведения процесса эпитаксии.

Устройство для одностороннего утонения пластин // 2478463

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано при производстве изделий микро- и оптоэлектроники для односторонней обработки, преимущественно шлифованием и полированием, пластин стекла, керамики, сапфира, кварца, кремния, арсенида и других материалов.

Способ отделения поверхностного слоя полупроводникового кристалла (варианты) // 2459691

Изобретение относится к двум вариантам способа отделения поверхностного слоя полупроводникового кристалла. .

Способ химико-динамической полировки // 2447196

Изобретение относится к проблемам химико-динамической полировки материала и может быть использовано для обработки металла, диэлектрика, полупроводника и их соединений.

Способ изготовления нанополированных пластин из карбида кремния // 2345442

Изобретение относится к полупроводниковой технике. .

Способ получения фотошаблонных заготовок // 2329565

Изобретение относится к электронной промышленности. .

Устройство и способ для прецизионной обработки // 2315391

Водная полирующая композиция и способ химико-механического полирования подложек, содержащих пленки на основе оксидкремниевого диэлектрика и на основе поликремния // 2588620

Изобретение относится к новым водным полирующим композициям, которые особенно подходят для полирования полупроводниковых подложек, содержащих пленки на основе оксидкремниевого диэлектрика и поликремния, необязательно содержащих пленки на основе нитрида кремния. Композиция содержит (A) абразивные частицы оксида церия и (B) амфифильные неионогенные поверхностно-активные вещества, выбранные из растворимых в воде и диспергируемых в воде, линейных и разветвленных полиоксиалкиленовых блоксополимеров общей формулы I: , где m, n и p являются целыми числами ≥ 1; R означает атом водорода или одновалентный или поливалентный органический остаток, за исключением C5-C20 алкильных групп; (B1) блок оксиэтиленовых мономерных звеньев; (B2) блок замещенных оксиалкиленовых мономерных звеньев, где заместители выбирают из двух метильных групп, алкильных групп, имеющих более двух атомов углерода, и циклоалкильных, арильных, алкил-циклоалкильных, алкил-арильных, циклоалкил-арильных и алкил-циклоалкил-арильных групп; и Y означает атом водорода или одновалентный органический остаток, за исключением C5-C20 алкильных групп; при условии, что если (B) содержит более одного блока (B1) или (B2), два блока одинакового типа разделены блоком другого типа (В1) или (В2). Композиция обладает значительно улучшенной селективностью оксид/поликремний и обеспечивает получение полированных пластин, имеющих превосходную глобальную и локальную плоскостность. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 3 табл., 9 пр.

Полирующая композиция // 2591152

Изобретение относится к полирующей композиции, применяющейся для полировки объекта, который необходимо отполировать, состоящего из твердого и хрупкого материала, обладающего твердостью по Викерсу, равной 1500 Hv или более. Изобретение также относится к способу полировки твердого и хрупкого материала и к способу получения подложки, состоящей из такого материала. Композиция содержит по меньшей мере абразивные зерна оксида алюминия и воду и обладает значением pH, равным 8,5 или более. Абразивные зерна оксида алюминия обладают удельной площадью поверхности, равной 20 м2/г или менее. Техническим результатом является возможность получения подложки, пленки и т.п. из твердых и хрупких материалов, таких как сапфир, нитрид кремния и карбид кремния, содержащих меньшее количество дефектов поверхности и обладающих превосходной гладкостью поверхности при высокой эффективности полировки. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 табл., 8 пр.

Композиция для химико-механического полирования, содержащая поливинилфосфоновую кислоту и ее производные // 2598046

Изобретение главным образом относится к композиции для химико-механического полирования (ХМП) и ее применению в полирующих субстратах полупроводниковой промышленности. Композиция содержит (A) неорганические частицы, органические частицы или их смесь, или их композит, (B) по меньшей мере один тип поливинилфосфоновой кислоты или ее соль в качестве диспергирующего агента или агента для обращения заряда, (C) водную среду и (D) сахарный спирт в качестве подавителя SiN. Изобретение также относится к способу получения полупроводниковых устройств, включающему полирование субстрата в присутствии указанной композиции, и применению композиции для полирования субстрата, содержащего нитрид кремния и/или поликремний. Композиция проявляет улучшенные полирующие характеристики. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 табл.

Способ изготовления полупроводниковых устройств, включающий химико-механическое полирование элементарного германия и/или материала si1-x gex в присутствии хмп (химико-механической полировальной) композиции, включающей специальное органическое соединение // 2605941

Изобретение относится к композиции для химико-механического полирования (ХМП) и к ее применению для полирования подложек для полупроводниковой промышленности. Способ изготовления полупроводниковых устройств включает химико-механическое полирование элементарного германия и/или материала Si1-xGex, в котором 0,1≤x<1, в присутствии композиции для химико-механического полирования (ХМП), включающей: (A) неорганические частицы, органические частицы или их смесь или их композит, (B) по меньшей мере один тип окислительного реагента, (C) по меньшей мере один тип органического соединения, выбранного из группы, состоящей из альфа-аминокислоты или ее соли, органического соединения, включающего от двух до пяти карбоксигрупп (-СООН), или его соли, моно-, ди-, триалканоламина или его соли, простого аминоэфира, включающего дополнительную аминогруппу, гидроксигруппу, алкоксигруппу, карбоксильный фрагмент, или его соли, органического соединения, включающего от двух до четырех гидроксигрупп (-ОН), или его соли, гетероциклического соединения, включающего 5- или 6-членное кольцо, содержащее от 1 до 3 атомов азота в качестве атомов-элементов кольца, или его соли, N,N,N′,N′-тетракис(2-гидроксипропил)этилендиамина, 4-(2-гидроксиэтил)морфолина, пентаметилдиэтилентриамина, соли или аддукта триэтаноламина (2,2′,2″-нитрилотрис(этанола)) и 4-[(2-этилгексил)амино]-4-оксоизокротоновой кислоты и 2,2′-диморфолинодиэтилового эфира, и (D) водную среду, в котором значение рН ХМП композиции находится в диапазоне от 2,5 до 5,5. Предложенная композиция для ХМП обеспечивает улучшенные характеристики полировки. 11 з.п. ф-лы, 1 табл., 35 пр.

Полирующий состав // 2620836

Изобретение относится к полирующим составам и может быть использовано при полировке подложек из твердых и хрупких материалов. Полирующий состав содержит, по меньшей мере, воду и диоксид кремния. Удельная площадь поверхности диоксида кремния составляет 30 м2/г или более. Используют диоксид кремния, имеющий размер частиц от 10 до 50 нм, и диоксид кремния, имеющий размер частиц от 60 до 300 нм, каждый из которых содержится в полирующем составе в количестве 2% по массе или более. Значение, полученное при делении упомянутых большего среднего размера частиц диоксида кремния на упомянутый меньший средний размер частиц диоксида кремния, составляет 2 или более. В результате обеспечивается высокая скорость полирования подложек из твердого и хрупкого материала с сохранением скорости в течение длительного периода времени при неоднократном использовании полирующего состава. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 табл.

Композиция для химико-механического полирования (смр), содержащая белок // 2631875

Изобретение относится к композиции для химико-механического полирования (СМР) и ее применению при полировании подложек полупроводниковой промышленности. Композиция содержит частицы оксида церия, белок, содержащий цистеин в качестве аминокислотной единицы, и водную среду. Композиция проявляет улучшенные полирующие характеристики. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 1 табл.

Устройство для полировки изделий // 2632045

Изобретение относится к области абразивной обработки и может быть использовано для полирования изделий, например подложек. Устройство содержит полировочную пластину, имеющую верхнюю поверхность с полировочной тканью и установленную с возможностью вращения в горизонтальной плоскости. Над полировочной пластиной предусмотрено верхнее кольцо с возможностью перемещения вверх и вниз и вращения в горизонтальной плоскости. Несущая пластина расположена между полировочной пластиной и верхним кольцом. Предусмотрен стопор для остановки и удерживания несущей пластины, перемещаемой к нижней стороне верхнего кольца путем поворота полировочной пластины в положении полировки. В результате обеспечивается устройство, имеющее малые размеры и простую конструкцию. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Полировальная композиция // 2646938

Представлена полировальная композиция, с помощью которой можно полировать сапфировую подложку, имеющую неполярную плоскость или полуполярную плоскость, с высокой скоростью полирования. Изобретение представляет полировальную композицию, используемую в варианте применения для полирования сапфировой подложки, имеющей неполярную плоскость или полуполярную плоскость, причем полировальная композиция содержит частицы коллоидного кремнезема и воду, в которой значение, полученное делением удельной площади поверхности (единица: м2/г) частиц коллоидного кремнезема на среднечисленный диаметр частиц (единица: нм) коллоидного кремнезема, то есть удельная площадь поверхности/среднечисленный диаметр частиц, составляет 0,5 или более и 3,0 или менее. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 1 табл.