УСТАНОВКА ДЛЯ ГЕТТЕРИРУЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН

УСТАНОВКА ДЛЯ ГЕТТЕРИРУЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛАСТИН
Изобретение относится к области микроэлеюроники и может быть использовано в устройствах и технологиях изготовления как дискретных нолупроводниковых приборов, так и интегральных микросхем для очистки (геттерирования) исходных пластин-подложек и структур (например, на основе монокристаллического кремния) от структурных дефектов, посредством искусственного создания на нерабочей стороне подложки геттерирующего слоя (т.е.геттера, образованного механическим путем).
Наличие в полупроводниковых пластинах-подложках (например, кремниевых) структурных дефектов в существенной мере ухудшает электрофизические, функциональные характеристики полупроводников приборов и их эксплуатационную надежность, а также процент выхода годных дискретных полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.
В настоящее время для улучщения электрофизических характеристик, расширения функциональных свойств, а также повышения надежности полупроводниковых приборов широко используются различные методы очистки (геттерирования) исходных пластин-подложек от структурных дефектов посредством искусственного создания на пластине-подложке слоев (внутренних или поверхностных) с кристаллографическими нарушениями, которые формируют, преимущественно, вне областей расположения активных элементов упомянутых полупроводниковых приборов.
Из уровня техники известен способ в котором реализовано устройство для гетгерирующей обработки полупроводниковых пластин (подложек), включающий формирование на нерабочей стороне пластин (т.е., на стороне, где впоследствии не будут создаваться активные области приборов) структурно нарушенного слоя (функционально являющегося наружным «геттером) путем образования микрорельефа в процессе снятия регламентируемого припуска
.,.,i...;o. - j:-.j--:i- r--s- : i
МПК :Н01Ь 21/322
посредством абразивной обработки, например, шлйфбванием, и последующий высокотемпературный отжиг в вакууме или атмосфере инертного газа.
Структурно нарушенный (геттерирующий) слой на нерабочей стороне пластин (подложек) во время отжига геттерирует фоновые примеси и неравновесные собственные точечные дефекты материала (В.Д.Лабунов, И.Л.Баранов, В.П.Бондаренко и др., «Современные методы геттерирования в технологии полупроводниковой электроники, Зарубежная электронная техника, 1983г., , с.3-66; Верховский Е.И., «Методы геттерирования примесей в кремнии. Обзоры по электронной технике, сер.2 «Полупроводниковые приборы, 1981г., вып. 8(838), с.30-45).
К недостаткам данного известного из уровня техники устройства для геттерирования полупроводниковых пластин необходимо отнести следующее.
При осуществлении геттерирования, например, посредством подщлифовки нерабочей стороны пластины свободным абразивом (любым известным из уровня техники методом, например, абразивом в суспензии, с подачей воздухом или жидкостью /водой/ под давлением) наблюдаются следующие негативные последствия:
-скорость съема материала изменяется незначительно в зависимости от варьирования параметрами (давлением и временем) обработки;
-прогиб пластин после обработки у большинства пластин значительно увеличивается (более чем в два раза), что свидетельствует о неравномерном внесении механических напряжений в приповерхностный слой пластины;
-в процессе обработки на поверхности пластин образуются глубокие царапины, что недопустимо, поскольку это в процессе термообработки может привести к образованию дислокаций и окислительных дефектов упаковки;
-нанесение механического геттера на нерабочую сторону пластины происходит неравномерно, что объясняется неравенством длин путей трения различных точек поверхности пластины по инструменту из-за отсутствия вращения вокруг собственной оси и самоустановки пластины при обработке.
При осуществлении геттерирования, например, посредством подщлифовки нерабочей стороны пластины связанным абразивом (шлифовальным кругом на жесткой основе) наблюдаются несанкционированные, распределенные по
случайному закону сколы в зоне вершин исходных микронеровностей обрабатываемой поверхности, вследствие ударного динамического воздействия на эти зоны режущими элементами /зернами/ инструмента при переходе с одной зоны на другую. Это может привести к образованию дислокаций и окислительных дефектов упаковки в процессе последующей термообработки пластин, т.е. снижает эффективность механического геттера.
Наиболее близким к заявленному техническому решению является установка для геттерирующей обработки полупроводниковых пластин, содержащая: средство транспортировки с установочными площадками для подачи обрабатываемых пластин в зону обработки; устройство распьшения, которое размещено оппозитно зоне обработки и включает, по меньшей мере, дозатор и средство распыления; насосную станцию, которая содержит, по меньщей мере, резервуар для формирования жидкофазной технологической смеси и насос для ее подачи в зону обработки (Crystal Mark, Inc. SWAM Belt Abrading Systems http//www.thomasregister.coni/olc/crystalmark/abrade.hon)
Недостатком известного технического решения является отсутствие дозированной подачи технологической жидкости с субмикронной точностью, что не позволяет обеспечить заданную регулярность микрорельефа на обрабатываемой поверхности полупроводниковых пластин,что,в свою очередь приводит к выбраковке ЧИП ов в процессе их формирования примерно на 3050% процентов.
Технической задачей заявленного изобретения является повьпиение качества геттерирования за счет обеспечения многократно воспроизводимого и контролируемого формирования геттерирующего слоя на заданной глубине за счет строго дозированной подачи жидкофазной технологической смеси в зону обработки и, как следствие, повьшхение эффективности геттерирующей обработки за счет снижения концентрации остаточных дефектов в полупроводниковых монокристаллических пластинах.
Поставленная задача реализуется посредством того, что установка для геттерирующей обработки полупроводниковых пластин, содержащая: средство транспортировки с установочными площадками для подачи обрабатываемых пластин в зону обработки; устройство распыления, которое размещено оппозитно
зоне обработки и включает, по меньшей мере, и средство распыления; насосную станцию, которая содержит, по меньшей мере, резервуар для формирования жидкофазной технологической смеси и насос для ее подачи в зону обработки, согласно изобретению, установка снабжена программируемыми приводами, один из которых установлен с возможностью передачи рабочего хода средству транспортировки, а другой- с возможностью обеспечения осциллирующего движения устройству распыления, при этом средство транспортировки выполнено в виде рабочего стола карусельного типа, а устройство распыления установлено с возможностью осцилляции относительно зоны обработки с амплитудой, соответствующей диаметру обрабатываемой пластины и выполнено с дозаторомнакопителем смеси капельного типа, при этом упомянутый дозатор-накопитель расположен перед средством распыления, кроме того, насос выполнен со средствами перемешивания технологической смеси.
Целесообразно, чтобы средства фиксации и базирования обрабатываемых пластин на установочных площадках рабочего стола были выполнены в виде вакуумного присоса.
Оптимально чтобы средства фиксации и базирования обрабатываемых пластин были осуществлены посредством поверхностного натяжения жидкой среды, размещенной между взаимообращенными поверхностями упомянутых пластин и установочных площадок.
Наиболее эффективно насос упомянутой насосной станции выполнять с двумя нагнетательными отверстиями, при этом средство для формирования жидкофазной технологической смеси должно быть выполнено в виде трубки с радиальными отверстиями, которая расположена в нижней части резервуара и подсоединена к одному из нагнетательных отверстий насоса.
Предпочтительно, чтобы средство для формирования жидкофазной технологической смеси было выполнено в виде крыльчатки, расположенной в нижней части насоса упомянутой насосной станции.
Разумно, базовые поверхности установочных площадок выполнять диэлектрическими.
На фиг. 2 - вид А по фиг. 1
Установка содержит основание 1, вьтолненное в частности из сварной рамы.В верхней части основания 1 расположен рабочий стол 2 карусельного типа с установочными площадками 3 (базовая поверхность которых выполнена диэлектрической) для базирования и фиксации на них обрабатываемых полупроводниковых пластин 4. Средства фиксации и базирования полупроводниковых пластин могут быть вьшолнены либо в виде вакуумного присоса, либо могут быть осуществлены посредством поверхностного натяжения жидкой среды, размещенной между взаимообращенными поверхностями упомянутых пластин и установочных площадок.
В верхней части основания 1 жестко закреплен поддон 5, предназначенный для сбора и утилизации продуктов обработки.Установка снабжена программируемыми приводами 6 и б  один из которых (6) расположен в нижней части основания 1 и установлен с воможностью передачи рабочего хода столу 2 а другой (б ) установлен на крыщке 7 в верхней части поддона 5 для передачи качательного возвратно-поступательного (осциллирующего) движения устройству 8 распыления относительно зоны обработки с амплитудой осциляции соответствующей (т.е. не менее) диаметру обрабатываемой пластины.Комбинация программируемых приводов 6 и 6 обеспечивает любую траекторию движения факела относительно обрабатываемых полупроводниковых пластин, что в свою очередь позволяет оптимизировать режимы геттерирования.Устройство 8 распыления размещено оппозитно зоне обработки и включает дозатор-накопитель 9 капельного типа, который расположен перед средством распыления ,например,форсункой 10.
Установка также снабжена насосной станцией для формирования жидкофазной технологической среды и средствами подачи сжатого воздуха (средства подачи условно не показаны) непосредственно в форсунку 10. Насосная станция состоит, по меньщей мере, из резервуара 11 и насоса 12 с прозрачным (для обеспечения визуального контроля) трубопроводом 13. В качестве насоса 12 целесообразно использовать насос, который снабжен двумя нагнетальнательными отверстиями, одно из которых герметично связано со средством для формирования равномерной жидкофазной технологической среды которое
выполнено, например, в виде, например, эластичной трубки 14 с радиальными отверстиями, расположенной в нижней части резервуара 10 и крыльчатки 15.
Работа установки осуществляется следующим образом.
При включении насосной станции и средства подачи сжатого воздуха, равномерно сформированная технологическая смесь, находящаяся в резервуаре 11, по прозрачному трубопроводу 13 через дозатор-накопитель 9 капельного типа и за счет создания эффекта инжекции непосредственно в форсунке 10 с субмикронной точностью осуществляется подача с распылением жидкофазной технологической среды. При этом рабочий стол 2 с зафиксированными на установочных площадках 3 обрабатываемыми полупроводниковыми пластинами 4 осуществляет поворот, т.е. осуществляет подачу пластин в зону обработки, а устройство 8 распыления, в свою очередь, осуществляет качательное возвратнопоступательное движение относительно зоны обработки с шагом, соответствующим диаметру обрабатываемой полупроводниковой пластины 4.
Также необходимо отметить, что весь процесс геттерирования происходит в автоматическом цикле с возможностью изменения величины скорости перемещения пластин и частоты осцилляции устройства распыления. В установке также предусмотрена регулировка интенсивности воздействия технологической среды на поверхность пластин.
Таким образом, обрабатываемые пластины попадают под капельнодозируемый факел обрабатывающей технологической среды, совершающий осциллирующее (качательное) движение по всей обрабатываемой поверхности, что позволяет обеспечить воспроизводимое и контролируемое формирование геттерирующего слоя на заданной глубине.
Для исследования сформированного согласно заявленного изобретения механического геттера было произведено окисление обработанной поверхности пластин. Плотность окислительных дефектов упаковки на обратной стороне пластины составила примерно 10 - 10 см , что вполне достаточно для эффективного функционирования сформированного структурно нарушенного слоя в качестве внешнего геттера.
приборов, так и интегральных микросхем для очистки (геттерирования) исходных пластин-подложек и структур (например, на основе монокристаллического кремния) от структурных дефектов, посредством искусственного создания на подложке геттерирующего слоя (внешнего механического геттера).