Коледов Л.А. - Технология ИС (1086443), страница 68
Текст из файла (страница 68)
Наиболее важна очистка поверхности после механической обработки, перед термическими процессами, перед нанесением различного рода покрытий, пленок, слоев. В из ы з а г р я з н е н и й. Технология химической обработки и очпстки пластин и подложек на каждом этапе определяется характером возможных загрязнений и требованиями, предъявляемыми к поверхности. На поверхности пластин и подложек одновременно могут присутствовать многие виды загрязнений. Наиболее трудно удалимы органические и некоторые химически связанные с обрабатываемой поверхностью загрязнения. Из растворимых в воде загрязнений наиболее сложно удаляются ионы металлов. Классификация методов очистки.
С точки зрения механизма процессов все методы очистки можно условно разделить на физические и химические. При физических методах загрязнения удаляются растворением, а также обработкой поверхности ускоренными до больших энергий ионами инертных газов. В тех случаях, когда загрязнения нельзя удалить физически, применяются химические методы, при которых загрязнения, находящиеся на поверхности или в приповерхностном слое, переводятся в новые химические соединения и затем удаляются. В соответствии с применяемымп средствами очистку можно разделить на жидкостную и сухую. Подобрать раствор, удалянущий одновременно все возможные поверхностные загрязнения, весьма сложно, поэтому жидкостная очистка включает ряд последовательных операций (рис. !!.7) .
Сухая очистка выполняется непосредственно перед проведением таких технологических процессов, как напыление пленок, окисление, фотолитография. К сухой очистке относятся отжиг, газовое и плазмохимическое травление. Эти методы исключают необходимость применения дорогостоящих и опасных в работе коан суа Рнс. 11.7. Схема агрегата очистки; !†камера ультразвукового !УЗ) Еаезмнрмваннн; У в УЗ-кзлучатель; З вЂ” слнанок вентнль, а в немтрвфуга А-- камера отммвкн ЗОЗ жидких реактивов, а также проблемы межопервционного хранения пластин и подложек и очистки сточных вод, что немаловажно прн использовании жидких средстн очистки.
Кроме того, процессы сухов очистки более управляемы и легче поддаются автоматизации Об е з ж и р и в а н и е. Операция удаления жироных загрязнении сопровождаемая переводом поверхности из гидрофобного состояния в гидрофильное, назынается обезжириванием. В органических растворителях (четыреххлористом углероде, бензоле, толуоле, изопропиловом спирте и других) эффективно растворяются почти все жировые загрязнения.
От поверхности подложек отрываются молекулы жи. ра, которые благодаря диффузии равномерно распределяются по всему объему растнорителя. Отрыв молекул жира от очишасмой поверхности вызывается их притяжением со стороны молекул растворителя. Процесс обезжиривания проводят в нескольких порциях свежего растворителя, а на последнем э~вне — в его парах Контролируемыми параметрами пропесса являются температуры и время обработки. Очистка пластин и подложек в органических растворителях весьма эффективна, но применение органических растворителей в производстве нежелательно, так как они дорогостояши, токсичны и огнеопасны.
Выгодно отличаются от перечисченных выше органических растворителей фреоны, общая формула которых СС1„Г~ Часть используют фреон-1!3 (СС1Г») жидкость с температурой кипения 47,6'С и плотностью 1,57 г/см'". Фреон негорюч, нетоксичен, обеспечивает высокую эффективность очистки и позволяет отказаться не только от многих органических растворителей, но и от применения последующих операций промывки в деионизованной воде. Очистка с использованием фреонов универсальна, ес применяют для пластин и подложек из любых материалон.
Обработка пластин кремния в фреоне-113 примерно в 15 раз ускоряет процесс очистки и обеспечивает такое же качество, как при очистке обезжириванием, кислотным травлением и промывкой. Х и м и ч ее к а я о ч и с т к а . В настоящее время для химической обрабозки кремниевых пластин применяешься горячий (75 — 80'С) «универсальный» перекисно-аммиачный раствор, содержащий Н Ог и й)Н~ОН (см., например, перечень технологических операпий изопланарного процесса в $ 7.3). В процессе обработки пергидроль разлагается с выделением атомарного кислорода: НгО~=Н»О+О. Атомарный кислород окисляет как органические, так и неорганические загрязнения Шелочь )чН,ОН ускоряет реакцию разложения пергидроля, а также связывает в хорошо растворимые комплексные соединения металлы первой и второй групп периодической таблипы. П ром ы в к а пл асти н и подл оже к в процессе изготовления микросхем проводится неоднократно.
Для промывок применяется особо чистая деионизонанная вода. О качестве промывки судят по удельному сопротивлению воды на выходе промывочной камеры. Исходное сопротивлени 304 составляет 10...20 МОм см; сопротивление воды на выходе тем выше, чем меньше остаточных ионов. Когда сопротивление воды на выходе сравняется с сопротивлением на входе промывочной камеры, промывку прекращают.
Очистка поверхности пластин и подложек и их зашита с помощью пол и мерных пленок. Полимерные лаки ХСЛ (химическн стойкий лак), ПММК (полиметилметакрилат), ПАН (полинитрилоакрилат), ПВС (поливиниловый спирт), ПВХ (поливинилхлорид) и другие наносятся на поверхность подложек. В процессе полимеризации лаки захватывают имеющиеся на поверхности загрязнения в твердеющую пленку, которая, кроме того, предохраняет поверхность от попадания новых загрязнений извне. Поэтому они используются для консервации очищенных подложек в межоперационный период хранения и транспортировки.
Полимерные пленки легко и полностью снимаются с поверхностей подложек простым механическим «сдиранием», которое можно осуществить нспосредственно перед проведением операций, например перед напылением пленок. Ионы металлон образуют с компонентами пленок прочные связи и удаляются вместе с пленкой, с ней же удаляются коллоидные и механические частицы. С у х а я о ч и с т к а, Условно методы сухой очистки разделяют на физические и химические. В физических методах загрязнения удаляют термообработков (отжигом) и ионным травлением. При химических методах находящиеся на поверхности загрязнения удаляют путем их перевода в новые летучие химические соединения.
Терм ооб работка ( отж и г ) применяется для удаления адсорбированных поверхностью примесей, разложения под действием высоких температур поверхностных загрязнений и испарения летучих соединений. Она осуществляется в вакуумных и термических установках непосредственно перед проведением основных технологических процессов, например перед нанесением тонких пленок, перед нанесением фоторезиста и т д.
Эффективность очистки увеличивается с ростом температуры, которая ограничена температурой плавления очищаемых материалов. Г аз о в ое г р а вл е н не. В качестве реагентов обычно используют галогены, галогеноводороды, сероводород, гексафгорид серы, пары воды, фреоны. Эти реагенты, добавленные в количестве 1...5вй к водороду, аргону или гелию, выпускаются промышленностью в баллонах из нержавеющей стали под давлением до 1О' Па (100... ...150 атм). Обработку поверхности пластин и подложек производят в кварцевых реакторах в потоке парогазовой или газовой смеси при температурах 950...1250 'С. В промышленности наибольшее распространение получило травление пластин кремния в безводном хлористом водороде с исполь.
зованием газовой смеси НС1+Нь При получении гетероэпитаксиальных слоев кремния на сапфиРе для производства БИС высокие требования предъявляются к качеству поверхности подложек, выполненных из лейкосапфира (а=А)зОз) с ориентацией по плоскости (1012). В процессе травле. ния сапфира после механической обработки необходимо удалить слой толщиной 10...15 мкм, что осуществляют чаще всего в потоке сухого водорода и при температуре около !500 С. Кинетику травле. ния упрощенно можно описать уравнением А)рОз+2Нэ=А1у07+ +2НуО, хотя детально этот процесс до сих пор не исследован.
Качество поверхности, получаемое в результате обработки, обычно очень высокое. Однако это относится только к указанной ориентации плоскости подложки, Газовое травление обеспечивает максимально достижимую частоту поверхности, а также совмещается с такими процессами, как эпитаксия и окисление при проведении их в одном реакторе без извлечения пластины на воздух. Высокая чисто~а поверхности обеспечивается переводом всех поверхностных загрязнений и частично собственно атомов полупроводника в легколетучие химические соединения, уносимые потоком газа-носителя. Недостатком метода газового травления является необходимость проведения процесса при высоких температурах и трудность получения высокой степени чистоты водорода (не хуже 99,98% ) и хлористого водорода (не хуже 99,99%).
Плазменное травление. Под термином «плазменное травление> понимают процесс контролируемого удаления материала с поверхности подложек под воздействием ионов низкотемператур. ной плазмы в среде инертных газов или в среде, содержащей активные газы. Плазменное травление в технологии используют не только для очистки подложек, но и для формирования топологии о~ конструктивных элементов микросхемы удалением материала пленки с незащищенных фоторезистом участков (рис. 11,8). Плазменное травление дает меньший по сравнению с химическим подтрав пленки (рис.
11,8, а, б), позволяет получить близкий к идеальному профиль травления (рис. !1.8, в). При соответствующем подборе режимов и рабочих сред оно обладает высокой степенью анизотропии и селективности. Рнс. 11.8. Боковой поптрав пленка поа маску прн формировании зазоров мсжпу пленочными элементами (а), пленочных элементов (б) н нпеальный профиль травленнн (в): Π— размер рнсунка а маске; О, — размер рнсунка а оленке. !-- подложка; У в аленка; 3 в маска 1фоторезнст) змеиное Нолзое Физичесний нлпиенныи процесс рнс. 11.9.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
