Виды загрязнений. Обезжиривание

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