Сичікова Я.О.

Бердянський державний педагогічний університет

Етапи очищення напівпровідникових пластин

Хімічна обробка напівпровідникових пластин є дуже важливою в процесі виробництва інтегральних схем різного призначення. Результати підготовки підкладок мають вирішальний вплив на отримання різних структур і мікроелектронних виробів на їх основі. Так, погано очищені напівпровідникові пластини можуть бути неякісної підкладкою для формування на їх основі поруватих структур. Залежно від складності одержуваних виробів операції очищення поверхні підкладок займають до третини загальної кількості всіх технологічних етапів виготовлення напівпровідникових виробів. Ступінь очищення безпосередньо впливає на якість продукції, тому все більше компаній докладає зусилля в цьому напрямку [1].

До чистої поверхні пластин фосфіду індію пред'являються вимоги за мінімальним вмістом різних забруднень: органічних, домішок металів, механічних частинок.

Забруднення на поверхні пластин можуть бути органічного і неорганічного походження. Умовно їх можна розділити на рідкі та тверді плівкові забруднення, частки, вкраплення, краплі й т.д. Частинки і плівкові забруднення можуть складатися з іонів, атомів, молекул.

Забруднення можуть бути розділені за типом їх фізико-хімічної взаємодії з поверхнею напівпровідника. Фізичні (або механічні) забруднення (пил, волокна, абразивні і металеві частинки, органічні забруднення) пов'язані з поверхнею силами фізичної адсорбції. Найбільш небажаними є хімічні забруднення, оскільки вимагають більшої енергії для видалення з поверхні. Як приклад хімічних забруднень можна назвати окисні і сульфідні плівки, катіони, атоми металів та ін.

До фізичних методів видалення забруднень відносять розчинення, відпал, обробку поверхні прискореними до великих енергій іонами інертних газів. Ці методи використовують в основному для видалення забруднень, розташованих на поверхні. Для видалення забруднень на поверхні і в приповерхневому шарі, у тому числі тих, які знаходяться в хімічному зв'язку з матеріалом пластини чи підкладки, використовують хімічні методи видалення [2].

До способів рідинної обробки поверхні пластин і підкладок відносять фізичне і хімічне знежирення, хімічне і електрохімічне травлення, промивання у воді.

Фізичне знежирення ґрунтується на відриві молекул жиру від поверхні при її взаємодії з органічними розчинниками. Відрив викликається власними коливаннями молекул жиру і притяганням їх молекулами розчинника. Для цього пластини (підкладки) занурюють у резервуар (ванну) з розчинником. Після відриву молекули жиру рівномірно розподіляються по всьому об'єму ванни, що призводить до забруднення розчинника і зворотному процесу - адсорбції молекул жиру очищеної поверхні. Щоб уникнути останнього потрібно постійне освіження розчинника. В якості розчинників найчастіше застосовують бензол, толуол, ізопропіловий спирт, фреон та інші, в яких ефективно розчиняються більшість жирових забруднень [1, 2].

Визначальними параметрами процесу є температура і час. Розчинність жирів збільшується з підвищенням температури. Тому знежирення ведуть у гарячих або киплячих розчинниках.

Хімічне знежирення ґрунтується на руйнуванні молекул жиру розчинниками, що не впливають на матеріал пластини (підкладки). Його відмітною особливістю є відсутність ймовірності повторного забруднення пластин. Для хімічного знежирення пластин найчастіше застосовують гарячий (75 - 80°С) перекисно-аміачний розчин (водний розчин суміші пергідролю і лугу), який видаляє всі жири [3].

Нижче наведені основні етапи очищення пластин монокристалічного фосфіду індію, які виконуються перед процедурою травлення:

1) шліфовка зразків алмазним порошком;

2) очищення пластин толуолом, етанолом та ізопропанолом;

3) знежирення в гарячому (75-80°С) перекисно-аміачному розчині;

4) промивання в проточній деіонізованої воді (видалення продуктів реакції попередньої обробки);

5) обробка в гарячій (90-100°С) концентрованій азотній кислоті (видалення іонів металів);

6) гідродинамічна обробка пластин кистями в струмені деіонізованої води;

7) сушка пластин з допомогою центрифуги в струмені очищеного сухого повітря.

Слід зазначити, що деякі етапи попереднього очищення можна опустити, залежно від пропонованої чистоти поверхні пластин.

Література:

1. Черняев В.Н. Технология производства интегральных микросхем и микропроцессоров. Учебник для ВУЗов - М; Радио и связь, 2007 - 464 с.

2. Сукач Г.О. Технологічні основи електроніки (конспект лекцій).- К.: видавництво КДУТД, 2000. - 125 с.

3. Сычикова Я. А. Формирование пористой структуры фосфида индия с заданными свойствами: монография / Я. А. Сычикова, В. В. Кидалов, Г. А. Сукач. — Донецк: Юго-Восток, 2010. — 230 с.