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

Авторы патента:

Коссов Владимир Григорьевич (RU)

Стерлядкин Олег Константинович (RU)

Горохов Леонид Владимирович (RU)

Жигулина Анна Юрьевна (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 2612296:

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

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.

Устройство крепления, позиционирования и маскирования кристаллов в технологии химического утонения кремния применяется при производстве формирователей видеосигналов для приборов с зарядовой связью, освещаемых с обратной стороны.

В производстве формирователей видеосигнала (ФВС) на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС) широкое распространение получили приборы, освещаемые с обратной стороны подложки. Такие приборы благодаря повышенной чувствительности находят применение в различных областях науки и техники и в первую очередь в наземной и космической астрономии. При изготовлении этих приборов необходимо производить химическое утонение кремния с обратной стороны фоточувствительного кристалла, оставляя мембрану толщиной 15-20 мкм. В основном используется конструкция кристаллов, представляющая собой «корыто», т.е. зона утонения данного кристалла расположена с обратной стороны и соответствует области активной зоны ПЗС, а область кристалла по периметру остается на основной толщине (520-550 мкм) кремниевой пластины.

Для того чтобы химическое утонение кремния производилось только в строго определенном месте и по строго определенной площади, кристалл необходимо позиционировать. Кристаллы данного типа, предназначенные для различных целей, по своим габаритам могут отличаться от минимального до максимально возможного, кристаллы различаются размером используемых кремниевых пластин, формой и местом расположения активной зоны, различия в их изготовлении обеспечиваются уровнем производственно-технологической базы предприятия. Это предполагает необходимость применения специализированной оснастки маскирования и позиционирования кристаллов для каждого типа приборов индивидуально.

Традиционно маскирование областей кристаллов, которые не должны утоняться, производится путем нанесения химически стойких лаков, смол, воска или подобных материалов вручную или с помощью дозаторов, управляемых по программе цифровых столов. Крепление кристаллов в устройстве химического утонения может быть различным, например фиксирование с помощью приклейки или прижима. При этом задачи требуемой точности позиционирования кристалла, месторасположения формируемой защиты, воспроизводимости геометрии зоны утонения, а также вопросы химической стойкости защитного покрытия в процессе многочасовой химической обработки в смеси кислот остаются окончательно не решенными.

В патенте США №5578167 от 26.11.1996 г. описано устройство, представляющее собой держатель, имеющий основание с полостью. Держатель также имеет ряд цилиндрических зажимов по периферии, которые используются для того, чтобы закрепить и позиционировать кристалл и предотвратить утечку травителя в полость. Данное устройство позволяет закреплять и с высокой степенью точности позиционировать кристалл для его химической обработки. Недостаток этой конструкции заключается в том, что она предназначена для утонения кристаллов по всей их поверхности и не позволяет производить травление кристаллов с контролируемой геометрией площади травления.

В патенте США №7786421 от 31.08.2010 г. описано устройство крепления кристаллов для химического травления кремния, представляющее собой конструкцию, включающую базовую пластину, верхнюю крышку, пластину-зажим и трубку. Данное устройство позволяет закреплять и точно позиционировать кристалл благодаря кварцевой пластине-зажиму. В качестве маски для травления используют стандартные уплотнители, выполненные, например, из перфторэластомеров. Данная конструкция устройства принята в качестве прототипа.

К недостаткам данной конструкции можно отнести следующие пункты. 1. В качестве химически стойкой маски для формирования зоны защиты «корыта» служит слой из нитрида кремния, создание которого требует дополнительных технологических операций, таких как плазменное осаждение нитрида кремния, фотолитография по данному слою или использование масочного напыления. 2. Использование прокладки, выполненной из химически стойкой резины, предусмотрено только в качестве элемента уплотнения в процессе щелочного травления. 3. В качестве устройства для кислотного травления применяется другое устройство, при этом для дополнительной защиты нитридной маски служит вручную нанесенный слой воска.

Задача заявляемого изобретения заключается в создании легко собираемой/разбираемой конструкции из химически стойких деталей, обеспечивающей многократное использование маски, точное позиционирование и закрепление кремниевых кристаллов различной геометрии. Технический результат заключается в возможности многократного применения конструкции, а также в возможности легко модифицировать размеры и расположение окна травления (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.

Этот пакет позволяет не только закреплять и точно позиционировать сам кристалл и место расположения области утонения, но, что наиболее важно, позволяет использовать его в качестве многократно применяемой высоконадежной маски для утонения кремниевых кристаллов.

На фиг. 1 изображено устройство крепления, позиционирования и маскирования кристаллов в технологии химического утонения кремния.

Устройство представляет собой сборно-разборный пакет, который состоит из двух наборов чередующихся между собой плоскопараллельных пластин, т.ч. один набор пластин выполнен из химически стойкой вакуумплотной алюмооксидной керамики (см. пп. 5, 7, 10 на фигуре 1), второй набор пластин выполнен из резины на основе перфторированного каучука, химически стойкого к высокоагрессивным кислотам (см. пп. 6, 9 на фигуре 1)·

Пластины 5-10 пакета крепятся по периметру специальными крепежными болтами 1, выполненными из полипропилена сверхвысокой полимеризации, и уплотняется резиновыми герметизирующими прокладками из перфторированного каучука 2. Сборно-разборный пакет устанавливается на головке 3 установки травления и позиционируется с помощью центрующих штифтов 4. В качестве материала для изготовления головки 3 установки травления может быть использован химически стойкий сополимер, например фторопласт-4, PVDF или полипропилен сверхвысокой степени полимеризации. В качестве материала для изготовления центрирующих штифтов 4 может быть использован PVDF или полипропилен сверхвысокой полимеризации.

Сборно-разборный пакет состоит из пластин, собираемых в такой последовательности: керамическая пластина 5, затем резиновая уплотняющая прокладка 6, выполненная из перфторированного каучука, керамическая пластина 7, выполненная с окном по размерам кристалла прибора, обеспечивающая точное позиционирование утоняемого кристалла 8, резиновая пластина 9, с окном с размерами, соответствующими геометрии утонения кремния и служащая маской травления, а затем уплотняющая керамическая пластина 10 с окном по размерам, соответствующим области травления, и служащая для уплотнения резиновой пластины - маски 9. Болты 1 фиксируются закрытыми гайками 11, выполненными из полипропилена сверхвысокой полимеризации.

В качестве пластичного материала для изготовления второго набора плоскопараллельных пластин могут быть применены калиброванные по толщине листы резины, стойкой к особо агрессивным кислотам, выполненные из перфорированного каучука, например Неофтон-Н (см. патент РФ 213778, ТУ 2294-176-0015963-2012).

Одним из основных элементов заявляемой конструкции является уплотняющая маска из вышеописанной резины. Данное устройство позволяет не только закреплять и точно позиционировать сам кристалл и место расположения области утонения, но, что наиболее важно, позволяет использовать его в качестве многократно применяемой высоконадежной маски для утонения кристаллов с рамкой для ФВС на ПЗС, освещаемых с обратной стороны.

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 перфторированного 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.

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.

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.

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.

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.

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 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.

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.

Метод обработки поверхности эпитаксиальных кремниевых пластин для формирования активных областей // 2565380

Изобретение относится к технологии изготовления силовых кремниевых транзисторов, в частности к обработке поверхности эпитаксиальных кремниевых пластин от различных видов загрязнений для формирования активных областей.

Способ изготовления иглы кантилевера сканирующего зондового микроскопа // 2562164

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.

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.

Установка для отмывки пластин // 2618492

Изобретение относится к оборудованию для производства полупроводниковых приборов и может быть использовано для операции обезжиривания и отмывки пластин. Технический результат выражается в снижении себестоимости и трудоемкости процесса отмывки за счет того, что установка для отмывки пластин выполнена в виде камеры, состоящей из верхнего и нижнего отсеков, соединенных патрубком, нижний отсек камеры предназначен для растворителя, а в верхнем отсеке установлена кассета с обрабатываемыми пластинами, при этом дно верхнего отсека выполнено наклонным, в нижней точке наклонного дна расположен вход в сливной патрубок, выход которого размещен в нижнем отсеке камеры, а верхняя часть сливного патрубка расположена на уровне верхнего края пластин в кассете, камера снабжена патрубком-холодильником, расположенным в верхнем отсеке, и нагревательным элементом, расположенным под нижним отсеком. Установка позволяет проводить отмывку пластин поочередно в парах органического растворителя и в жидкости, обеспечивая замкнутый циклический процесс, отличающийся высокой технологичностью, поскольку не требует участия оператора, и высокой экономичностью, т.к. одной загрузки растворителя хватает на обезжиривание большого количества пластин. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Состав селективного травителя для теллурида кадмия-ртути // 2619423

Изобретение относится к области обработки поверхности теллурида кадмия-ртути ориентации (310) химическим селективным травлением. Cостав для селективного травления теллурида кадмия-ртути содержит ингредиенты при следующем соотношении, в объемных долях: 25%-ный водный раствор оксида хрома (VI) (CrO3) – 24, концентрированная соляная кислота (HCl) – 1, 5%-ный раствор лимонной кислоты – 8. Предложенный состав обеспечивает селективное травление теллурида кадмия-ртути с образованием треугольных ямок травления. 2 ил.

Способ изготовления элементов с наноструктурами для локальных зондовых систем // 2619811

Изобретение относится к технологии микроэлектроники и может быть использовано для изготовления функциональных элементов наноэлектроники. Техническим результатом является возможность совмещения острия зонда с выполняемой на нем наноструктурой на предопределенных расстояниях 0-50 нм от оконечности острия. Способ изготовления элементов с наноструктурами для локальных зондовых систем включает нанесение на подложку из монокристаллического кремния с ориентацией {100}, по меньшей мере, одного слоя маскирующего покрытия, в котором формируют рисунок шаблона с выделением, по меньшей мере, трех областей, размещенных по взаимно перпендикулярным осям, совпадающим с двумя перпендикулярными кристаллографическими осями <110> подложки, задающих направление разлома подложки на соответствующее количество элементов и образующих на поверхности маскирующего покрытия каждого элемента вблизи точки пересечения указанных осей площадки для размещения наноструктуры, проведение жидкостного травления подложки через сформированный в маскирующем покрытии рисунок шаблона до проявления фигур травления в теле подложки в форме треугольных канавок, образованных пересечением плоскостей {111} подложки, формирование наноструктур на упомянутых площадках литографическими методами и разделение подложки на указанные элементы по линиям, образованным канавками. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Электролит для анодного окисления полупроводниковых соединений на основе aiiibv // 2621879

Изобретение относится к области микроэлектроники и может найти применение при формировании оксидных слоев в технологии МДП-приборов. Электролит для анодного окисления полупроводниковых соединений на основе AIIIBV включает ортофосфорную кислоту и глицерин. Дополнительно электролит содержит уксусную кислоту при следующем соотношении компонентов, мас.%: Ортофосфорная кислота 1-20 Уксусная кислота 46-57 Глицерин Остальное Электролит позволяет проводить анодное окисление поверхности полупроводников AIIIBV с сохранением целостности защитной маски из фоторезиста.

Способ формирования нитей кремния металл-стимулированным травлением с использованием серебра // 2624839

Использование: для создания металлстимулированным травлением полупроводниковых структур с развитой поверхностью. Сущность изобретения заключается в том, что способ формирования нитей кремния металлстимулированным травлением с использованием серебра заключается в выращивании слоя пористых кремниевых нанонитей химическим травлением монокристаллического кремния с кристаллографической ориентацией поверхности пластины (100) р-типа проводимости в местах, покрытых серебром, в растворе, содержащем плавиковую кислоту, перекись водорода, с дальнейшим промыванием в 65%-ном растворе азотной кислоты для удаления частиц серебра и продуктов реакции, удельное сопротивление пластин как р-, так и n-типа проводимости находится в диапазоне от 10 мΩ·см до 12 Ω·см, раствор для травления содержит деионизованную воду, объем которой составляет 1/10 часть раствора для травления HF:H2O2:H2O с соотношением компонентов 25:10:4 соответственно, и серебро с концентрацией в растворе от 2,9·10-4 до 26·10-4 моль/л. Технический результат: обеспечение возможности улучшения качества слоев пористых нанонитей кремния.

Состав полирующего травителя для химико-механической полировки теллурида кадмия-цинка // 2627711

Изобретение относится к обработке поверхности теллурида кадмия-цинка химико-механическим полирующим травлением. Предложенный состав включает серную кислоту, перекись водорода, воду, этиленгликоль и глицерин, при следующем соотношении компонентов, объемные доли: серная кислота (98%) – 7, перекись водорода (30%) – 1, вода – 1, этиленгликоль - 3,5, глицерин - 3,5. Изобретение обеспечивает полирующее травление теллурида кадмия-цинка с образованием однородной поверхности с шероховатостью в среднем не более 7 нм. 3 ил.

Способ удаления фоторезистивных пленок с поверхности оптических стекол // 2643172

Изобретение относится к технологии изготовления изделий оптической техники, конкретно к способу удаления фоторезистивных пленок с поверхности оптических стекол, служащих в качестве основной маски при формировании микроэлементов на их поверхности. Технический результат изобретения заключается в обеспечении высокой скорости удаления фоторезистивной пленки с поверхности габаритных по площади и толщине оптических стекол без науглевоживания поверхности. В способе удаления фоторезистивных пленок с поверхности оптических стекол, включающем плазмохимическое травление пластины низкотемпературной плазмой в присутствии атомарного кислорода, согласно изобретению обрабатываемой пластиной является оптическое стекло, а нагрев фоторезистивной пленки до оптимальной температуры травления осуществляется инфракрасным излучателем, расположенным под поверхностью обрабатываемой пластины. 1 ил.