СПОСОБ ФИНИШНОГО ХИМИКО-МЕХАНИЧЕСКОГО ПОЛИРОВАНИЯ ПЛАСТИН InAs

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано в полировке пластин полупроводниковых материалов, а именно для финишного химико-механического полирования полупроводниковых структур арсенида индия (InAs).

Поверхность играет важную роль в формировании границы полупроводниковых кристаллов. Особенности этих границ и свойства приграничных областей определяются характеристиками полупроводниковых приборов. Также важную роль при этом играют дефекты на поверхности, такие как сколы, царапины, пятна и растрескивания.

В процессе алмазной полировки полупроводниковых пластин обрабатываемая полупроводниковая пластина или структура крепится на специальной головке, в качестве гибкого полировальника используется нетканый или тканый полировальник (бязь, батист, замша и др.), на рабочую поверхность которого наносится алмазная суспензия или паста. Головка с пластиной размешается обрабатываемой поверхностью пластин на полировальнике и нагружается. Полировальник совершает вращательные движения, сила трения заставляет державки с пластинами вращаться; алмазные зерна, закрепившись на мягкой ткани, работая в виде маленьких резцов, постепенно удаляют материал. После первичной обработки полупроводниковой пластины для устранения мелких дефектов, как правило, необходимо осуществление финишной полировки, которую проводят тем же способом, но в другом режиме и с другим составом.

Известен патент №2007784 от 15.02.1994 (патентообладатель НПО «Пульсар») "Способ полирования полупроводниковых пластин". В патенте описан пример способа финишного ХМП пластин арсенида индия диаметром 40 мм после алмазного полирования. Для ХМП готовят абразивный состав: в 1 л 30%-ного раствора углекислого аммония растворяют 100 г железосинеродистого калия. В полученный состав добавляют 300 мл силиказоля с 30%-ным содержанием двуокиси кремния. Состав тщательно размешивают и профильтровывают через капроновое сито.

Кассету с пластинами располагают на рабочем столе диаметром 600 мм, на котором закреплена лавсановая безворсовая ткань. Ось кассеты размещают на расстоянии R=150 мм от оси вращения рабочего стола. С помощью грузов создают давление на пластины p=5 кПа. На полировальник дозируют абразивный состав, поддерживая расход 25-30 мл/мин (в пересчете на 1 м² полировальника это составляет 1,4-1,8 мл/с). Устанавливают частоту вращения полировальника N=90 об/мин и обрабатывают пластины в течение 20 мин. После обработки пластины отмывают от остатков полирующего состава и сушат. Скорость съема при полировании равна 1,0-1,2 мкм/мин.

Недостаток данного способа заключается в том, что используемый состав является абразивным, при полировании мягкого материала арсенида индия абразивный состав не обеспечивает достаточного качества полирования, так как частицы абразива остаются на поверхности и при дальнейшей эпитаксии приводят к образованию точечных дефектов и царапин в эпитаксиальном слое. Также для полировки арсенида индия большего диаметра 76 мм этот способ не применим из-за большого давления при полировке, что приводит к сколам по периферии и привнесении дефектов на поверхности в виде царапин.

Задача заявляемого изобретения заключается в создании способа финишного химико-механического полирования пластин InAs. Технический результат заключается в улучшении качества полирования, упрощении процесса ХМП, уменьшении количества дефектов при полировании, увеличении количества выхода годных чипов.

Технический результат достигается за счет способа финишного химико-механического полирования полупроводниковых пластин InAs, включающего воздействие на пластину вращающимся полировальником и полирующим составом после предварительного алмазного полирования, отличающегося тем, что обработку поверхности полупроводника проводят полировальником, содержащим поливел (синтетическую замшу), при оборотах со скоростью 55-65 об/мин и давлении на пластину 0,08-0,12 Па, с использованием полировальной суспензии следующего состава: сульфаминовая кислота - 3%, винная кислота - 1%, пероксид водорода - 10% на 100%.

Благодаря данному способу обеспечивается безабразивная полировка, за счет чего достигается улучшение качества финишного полирования пластины. Кроме того, ХМП с данным составом не требует дополнительных полировок и обработок, благодаря чему достигается упрощение процесса ХМП. При этом полирование производится в кислой среде с pH 1-2.

Так как InAs достаточно мягкий материал и диаметр пластины имеет значение, то для него требуется небольшая скорость обработки при малом давлении, иначе при достаточно больших оборотах пластина начнет трескаться по периферии. Таким способом полирования можно полировать пластины диаметром 76 мм и более. Скорость вращения в 60 об/мин и малое давление менее 0,1 Па обеспечивает оптимальную нагрузку для мягких пластин арсенида индия.

Выбор состава травителя обусловлен следующим: InAs является химически активным полупроводником, скорость обработки определяется скоростью протекания на поверхности пластин окислительно-восстановительной реакцией.

Окислителем в полирующей суспензии выступает перекись водорода. Ее доступность, простота в использовании и высокие окислительные способности обеспечивают высокие преимущества перед другими возможными окислителями. При использовании суспензии на основе перекиси водорода важное значение приобретает кислотность полирующего состава, наилучшие результаты достигаются при pH=1-2.

В качестве комплексообразователя были выбраны сульфаминовая и винная кислоты для обеспечения кислой среды, кроме того сульфаминовая кислота содержит ион водорода, который способен вытесняться ионом металла из функциональной группы -NH₂, с которым ионы металла связываются координационно и образовывают комплексное соединение с металлом.

Предварительно для ХМП готовят состав: в 1 л воды добавляют 30 г сульфаминовой кислоты, 10 г винной кислоты, 100 мл перекиси водорода. Состав размешивают и процеживают через капроновую ткань.

Полировку осуществляют на станке 6ШП-200А (производство Беларусь). Кассету с пластинами располагают на рабочем столе диаметром 250 мм, на котором закреплен поливел. С помощью грузов создают давление на пластины p=0,1 Па. На полировальник дозируют состав, поддерживая расход 10 мл/мин. Устанавливают частоту вращения полировальника N=60 об/мин и обрабатывают пластины в течение 60 мин. После обработки пластины отмывают от остатков полирующего состава и сушат. Скорость съема при полировании равна 0,8-1 мкм/мин.

Промышленная применимость технического решения доказана в процессе полирования пластин диаметром 76 мм InAs. Было изготовлено более 500 шт пластин. Общий процент выхода годных пластин составил 90%. Данный способ полировки внедрен в технологический процесс обработки пластин InAs в ОАО «ЦНИИ Электрон».