Несовершенства кристаллической решетки полупроводника

Несовершенства кристаллической решетки полупроводника после резки, шлифовки иполировки обнаруживаются втонком поверхностномслое, называемом поврежденным или нарушенным. Толщина этого механически нарушенного слоя является одним из критериев качества обработанной поверхности полупроводника.

Определен наиболее целесообразный маршрут получения структур заданной толщины при использовании процессов травления структур

Химико-механическая обработка поверхности структуры включает утончение основной части рабочей (приборной) пластины кремния методом шлифования и последующее травление в растворе КОН при температурах до 110 ºС, затем первичное и финишное полирование структуры (рисунок 10.4).

Структуры необходимо утончать до появления вершин изолирующих канавок, позволяющих визуально (с помощью индикаторных меток и оптического микроскопа) контролировать толщину изолированного монокристаллического слоя кремния.

 

 

Рисунок 10.4 — Схематичное изображение структуры КНИ с указанием областей (линий) полирования

 

Основная сложность изготовления структуры КНИ заключена в получении заданной толщины изолированного монокристаллического кремния с параметрами слоя и подложки, удовлетворяющими жестким требованиям по однородности толщины, прогибу, клину и другим геометрическим параметрам. Использование стопорных слоев, замедляющих скорость утончения при химико-механическом полировании структуры, позволяет получать однородность толщины изолированного монокристаллического кремния ±2 мкм. В качестве стопорных слоев будут использованы слой SiO2 толщиной от 1,2 до 3 мкм и слой Si3N4. При полировании («вскрытии») островковой структуры необходимо применение жесткого полировальника (в нашем случае планируется использовать покрытие типа СК-4 с полиуретановой пропиткой, обладающей плотностью около 0,3 г/см3, а также полирующие материалы типа «Suba – 4» с плотностью 0,33÷0,35 г/см3.). Полирующая суспензия состоит из водного раствора КОН с добавлением этилендиамина и алюмосиликатного порошка. Размер твердых частиц не превышает 0,2 мкм. Относительно высокая твердость порошковых компонентов (твердость по шкале Мооса Al2O3 модификаций a = 8.5, g = 9), а также щелочная среда (pН = 11,2÷11,6) обеспечивает высокую скорость съема нарушенного слоя кремния при первичном полировании. Финишное полирование при вскрытии изолированных островков монокристаллического кремния и суперфинишное полирование планируется проводить при использовании суспензии на основе плазменного порошка «Эльплаз-К» с размером частиц менее 0,1 мкм и раствора щелочи с добавлением этилендиамина. При этом pН раствора находится в пределах 10,2 ÷ 10,8. Для получения тонких структур используется суспензия на основе коллоидного раствора оксида кремния (силиказоль, диоксид кремния). Развитие технологии химико-механического полирования позволит усовершенствовать процесс получения островковых структур с применением новых способов безприклеечной технологии обработки пластин (структур), новых суспензий на основе золей кремниевой кислоты и введением двухстадийности при полировании.

Кристаллографическое совершенство изолированных островков кремния планируется оценить методом рентгеновской дифрактометрии по кривым качания.

Проведенные исследования показали, что методы химико-механической обработки кремниевых пластин и структур являются определяющими при изготовлении структур КНИ.

Отметим, что утончение заканчивается без значительных изменений плоскостности сращенных структур. При механической полировке кремния, такой как полировка алмазом, может сохраняться высокая степень плоскостности и параллельности пластин. Однако она мо­жет приводить к повреждению поверхности, недопустимому в кремниевой технологии. Поэтому алмазная полировка была заме­нена специальной полировкой, в которой использовалась густая смесь коллоидной кремниевой суспензии в растворе гидро­окиси натрия, перекиси водорода и воды. Эта полировка дает свободную от повреждений поверхность кремния, необходимую для производства приборов.

Понимание проблемы утончения связано с рассмотрением ос­новных параметров, используемых для характеристик плоскостности (рисунок 10.5).

 

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector