На технологической операции "Химическая обработка" с поверхности полупроводниковых пластин удаляются имеющиеся там загрязнения.
Технологически чистой считается поверхность, на которой концентрация загрязнений не препятствует воспроизводимому получению заданных параметров ИМС и их стабильности.
Для правильного выбора метода очистки полупроводниковых пластин от загрязнений необходимо знать, какие загрязнения имеются на поверхности пластин, как их можно удалить, какое влияние они могут оказать на свойства ИМС и на качество последующих операций, а также методы контроля чистоты поверхности.
|
1. Каскадный метод.
|
Пластины во фторопластовых кассетах погружают в двух- четырех каскадную ванну. По мере очистки кассеты с пластинами переносят из одной ванны в другую навстречу
движению растворителя, что обеспечивает непрерывный отвод загрязнений от пластин.
2. В парах растворителя.
|
Загрязнения с пластин удаляются вместе с каплями конденсата.
Исключается повторное загрязнение.
3. Ультразвуковое обезжиривание.
Выполняют в специальных ваннах, дно и стенки которых совершают механические колебания с ультразвуковой - частотой. Эти колебания вызывают перемешивание растворителя и кавитацию, и загрязнения быстро удаляются из самых труднодоступных участков.
4. В растворах моющих порошков.
Жиры на поверхности пластин переводятся в мыла, представляющие собой растворимые в воде соли, которые удаляются последующей отмывкой в воде.
5. В щелочах.
Жиры разлагаются с образованием растворимых в воде соединений, которые удаляются последующей отмывкой в воде.
6. В ПАРе.
Пероксидно-аммиачный раствор состоит из пероксида водорода, гидрооксида аммония и воды (Н2О2: NH4OH: H2O =1:1:4) Удаляет все жировые загрязнения, неорганические загрязнения, ионы различных металлов путем их оксидирования атомарным кислородом. Щелочь ускоряет процесс разложения перекиси, омыляет жиры и связывает в хорошо растворимые комплексы некоторые металлы.
7. В кислотах.
Удаляются атомы и ионы металлов, жировые загрязнения, а также оксиды, нитриды, сульфиды и др. соединения. Удаление ионов металлов сопровождается их вытеснением ионами водорода. Для удаления атомов металлов применяют кислоты, растворяющие эти металлы.
8. В пероксидно-кислотных растворах (Н2О2: НNO3 : Н2O =1:1:1)
При нагревании кислота легко разлагается, эффективно связывая в комплексы ионы щелочных металлов.
9. Хорошие результаты обеспечивает очистка пластин кремния в растворе «Каро»
(H2SO4: Н2О2 = 3: 1) при температуре 130°.
Урок
Травление. Очистка в H2O
Травление - это процесс окисления поверхности пластин и перевод образовавшегося окисла в растворимую соль.
Травление проводится после обезжиривания, т.к. только в этом случае травитель хорошо смачивает всю поверхность пластин, и верхний слой (например, нарушенный) удаляется равномерно.
Процесс травления можно разбить на пять стадий:
1. диффузия травителя к обрабатываемой поверхности;
2. адсорбция травителя поверхностью;
3. химическое взаимодействие травителя с обрабатываемым материалом;
4. десорбция продуктов химических реакций;
5. диффузия продуктов химических реакций от поверхности.
Скорость травления ограничивается либо диффузией травителя к поверхности или продуктов реакции от поверхности, либо скоростями поверхностных химических реакций.
Травители, в которых самыми медленными этапами являются диффузионные, называются полирующими. Такие травители нечувствительны к неоднородностям поверхности, они сглаживают шероховатости, выравнивая микрорельеф.
Травители, в которых самыми медленными являются поверхностные химические реакции, называются селективными. Селективные травители с большой разницей скоростей травления в различных направлениях принято называть анизотропными.
В зависимости от целей травления применяют те или иные травители. Так, для подготовки пластин кремния к изготовлению микросхем применяют полирующие травители. В процессе изготовления ИМС с помощью анизотропных травителей в кремнии вытравливают углубления. Для выявления поверхностных дефектов применяют селективные травители.
В качестве травителей используют кислоты и щелочи.
Очистка в Н2О.
После выполнения операций обезжиривания и травления пластины промывают деионизованной водой.
Отмывку в воде выполняют:
1. в протоке воды в многокаскадных ваннах;
2. в ультразвуковых ваннах;
3. струей;
4. гидромеханическим способом.
Отмывка струей
Вода подается через форсунки под давлением на
вращающиеся пластины, расположенные на диске
центрифуги. Частота вращения центрифуги- 200 - 600 об./ мин.
Идет непрерывная смена воды. Процесс интенсифицируется за
счет гидромеханического воздействия струи на поверхность
и за счет возникающих из-за вращения центробежных сил.
Гидромеханическая отмывка
|
Кроме струи на подложки воздействуют беличьи кисти
или капроновые (нейлоновые) щетки, которые, совершая
сложные вращательные движения, увеличивают
смачиваемость поверхности и механически сбивают
загрязнения. Пластины крепятся вакуумным способом.
Тема: Эпитаксия.
Урок
