Способ очистки поверхности кремниевых пластин для изготовления мощных транзисторов

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №11/2015 ISSN 2410-6070

- литейным свойствам расплавленного металла в оболочковой литейной форме;

- выдерживаемым аэродинамическим нагрузкам;

- механической прочности конструктивного элемента, используемого в турбомашине.

Устранить вышеизложенные недостатки можно путем разработки лопатки с локальным утолщением сечения пера лопатки, обозначенной корневой частью, удовлетворяющей вышеперечисленным критериям. Для соответствия этим критериям утолщение выполняется на определенной поверхности пера лопатки, в основном на передней кромке, на корыте и спинке, при этом на определенной высоте.

Таким образом, предлагаемый метод изготовления лопаток позволяет решить проблему литейных свойств расплавленного металла, обеспечивая при этом соответствующие аэродинамические характеристики и механическую прочность.

Преимуществом представленного способа получения лопаток ГТД является возможность устранить рекристаллизацию, обеспечив при этом соответствие требованиям аэродинамики; кроме того, оно позволяет увеличить срок эксплуатации пера лопатки.

Необходимо отметить, что данный способ применим ко всем лопаткам турбомашины, непосредственно после отливки как неподвижно установленным, так и съемным, и устанавливаемым в газовоздушном тракте, не имеющем цилиндрическую форму. [2] Список использованной литературы:

1. Крымов В. В., Елисеев Ю. С., Зудин К. И. Производство лопаток газотурбинных двигателей / Под ред. В. В. Крымова. - М.: Машиностроение, 2002. - 376 с., ил.

2. URL: http://www.freepatent.ru/patents/2498082

© Тамеев Д.О., 2015

УДК 621.382.002

Б. А. Шангереева

К. т. н., доцент ДГТУ, Дагестанский государственный технический университет г. Махачкала, Российская Федерация А.И.Муртазалиев студент 4 курса АСФ, ДГТУ Дагестанский государственный технический университет г. Махачкала, Российская Федерация Ю.П.Шангереев

Дагестанский государственный технический университет студент 2 курса ФРТиМТ, ДГТУ, г. Махачкала, РФ

СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЕВЫХ ПЛАСТИН ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

МОЩНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ

Аннотация

Статья посвящена технологии изготовления полупроводниковых приборов, в частности к способу очистке поверхности кремниевых пластин перед высокотермическими операциями. Целью является удаление различных загрязнений и примесей. Способ очистки включает двухстадийную обработку в двух ваннах с различными растворами.

Ключевые слова

Кремний, полупроводниковых приборов, микроэлектроника, очистка пластин, перекись водорода, температура.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №11/2015 ISSN 2410-6070

При производстве микроэлектронных изделий осуществляется прохождение полупроводниковых пластин по технологическому маршруту. После различных процессов (удаления фоторезиста, травления технологических слоев и других) проводится химическая обработка подложек для очистки поверхности от различных загрязнений и подготовки подложек к последующим технологическим операциям (ионному легированию, нанесению эпитаксиальных слоев, высокотемпературным диффузионным операциям) [1, 2]. Химическая обработка проводится также при изготовлении структур без проведения предварительных операций, например, при подготовке подложек к соединению (сращиванию) при изготовлении структур "кремний на изоляторе" [3].

Химическая обработка полупроводниковых пластин является очень важной в процессе производства ИС различного назначения. Результаты подготовки подложек оказывают решающее влияние на получение различных структур и микроэлектронных изделий на их основе [4, 5]. Степень очистки оказывает непосредственное влияние на качество продукции, поэтому все больше микроэлектронных компаний прилагает усилия в этом направлении [6-9].

К чистой поверхности кремниевых пластин предъявляются требования по минимальному содержанию различных загрязнений: органических, примесей металлов, механических частиц [10].

Загрязнения на поверхности пластин кремния могут быть органического и неорганического происхождения и их можно условно разделить по форме на жидкие и твердые пленочные загрязнения, частицы. Частицы и пленочные загрязнения могут состоять из ионов, атомов, молекул и т.д. Органические загрязнения присутствуют в остатках фоторезиста, различного вида жиров, смазки и масел, использующихся в производстве.

Загрязнения могут присутствовать в виде молекул, ионов, атомов, а также образовывать соединения между собой и подложкой. Атомные загрязнения представляют собой металлические пленки или частицы, например, электрохимически осажденные пленки металлов (Au, Ag, Cu и др.); частицы материала (Si, Fe, Ni и др.). Ионные загрязнения представляют собой катионы или анионы из неорганических химических растворов, например, Na+, Cl-, SO32".

Загрязнения могут быть разделены по типу их физико-химического взаимодействия с поверхностью полупроводника. Физические (или механические) загрязнения (пыль, волокна, абразивные и металлические частицы, органические загрязнения) связаны с поверхностью силами физической адсорбции. Наиболее опасными являются химические загрязнения, так как требуют большей энергии для удаления с поверхности, поскольку связаны с ней силами хемосорбции. В качестве примера химических загрязнений можно назвать окисные и сульфидные пленки, катионы, атомы металлов и др. [11].

Существуют различные виды способов очистки поверхности кремниевых пластин с использованием травителей и растворов. Одним из способов очистки является смесь «КАРО» и перекисно-аммиачного раствора (ПАР), которые очищают поверхность кремниевой пластины от механических, атомарных, органических и различных загрязнений с последующей отмывкой [12, 13]. Недостатками этих способов очистки являются недостаточное удаление различных примесей, загрязнений с поверхности кремниевой пластины и длительность процесса.

Основной целью является полное удаление органических и механических загрязнений, примесей с поверхности кремниевой пластины и сокращение времени обработки пластин.

Поставленная цель достигается тем, что способ очистки кремниевых подложек включает двухстадийную обработку в двух ваннах с различными растворами: В 1 -ой ванне содержится раствор, состоящий из серной кислоты (H2SO4) и перекиси водорода (H2O2) в соотношении:

H2SO4 : H2O2 = 10:1 , при температуре T=120±5 °С

Во второй ванне содержится раствор, состоящий из водного аммиака (NH4OH), перекиси водорода (H2O2 и деионизованной воды (H2O) в соотношении: NH4OH : H2O2 : H2O = 1 : 4 : 20, при температуре T=60±5 °С.

Контроль чистоты поверхности проводится под сфокусированным лучом света на наличие пылинок.

Сущность способа заключается в том, что на поверхности кремниевых пластин происходит полное удаление органических и механических загрязнений. В 1 -ой ванне происходит удаление наиболее грубых

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №11/2015 ISSN 2410-6070

органических и жировых загрязнений, во 2-ой ванне снимаются оставшиеся не растворенными при первой обработке участки жировых покрытий.

Предлагаемый способ заключается в том, что очистка в кислотах (H2SO4) позволяет удалить адсорбированные ионы металлов и растворить оксидные пленки на поверхности полупроводников, а пергидроль разлагается с выделением атомарного кислорода: Ш02= H2O+O, и где атомарный кислород окисляет как органические, так и неорганические загрязнения. Щелочь ускоряет реакцию разложения пергидроля, а также связывает в хорошо растворимые комплексные соединения.

Процесс проводят на установке химической обработки (Лада-1), при соотношении компонентов: в 1-ой ванне содержится раствор состоящий из серной кислоты (H2SO4) и перекиси водорода (H2O2) в соотношении: H2SO4: Ш02=10:1, при температуре T=120±5 °С, а во второй ванне содержится раствор, состоящий из водного аммиака (NH4OH), перекиси водорода (H2O2 ) и деионизованной воды (H2O) в соотношении:

NH4OH : H2O2 :H2O = 1:4:20, при температуре T=60±5 °С. Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом позволяет обработать поверхность кремниевой пластины с чистотой не более 3-х штук и сократить длительность процесса.

Список использованной литературы

1. Burkman D. Optimizing the cleaning procedure for silicon wafers prior to high temperature operations // Semiconductor International. 1981. V. 14. № 14. Jul. P. 104 - 116.

2. Bansal I., Particle contamination during chemical cleaning and photoresist stripping of silicon wafer // MICRO. 1984. V. 2. №. 8. P. 35 - 40.

3. Суворов А.Л., Чаплыгин Ю.А., Тимошенков С.П., Графутин В.И., Залужный А.Г., Калугин В.В., Дьячков С.А., Прокопьев Е.П., Реутов В.Ф., Шарков Б.Ю. Анализ преимуществ, перспектив применений и технологий производства структур КНИ // Препринт ИТЭФ 27-00. 2000. 51 с.

4. Tong Q.-Y., Gosel M. Wafer bonding and layer splitting for microsystems // Adv. Mater. V. 11. № 17. 1999. P. 1409 - 1425.

5. Прокопьев Е.П., Тимошенков С.П., Суворов А.Л. и др. Особенности технологии изготовления КНИ структур прямым сращиванием пластин кремния и контроля их качества // Институт теоретической и экспериментальной физики. 2000. С. 2 - 11.

6. Красников Г.Я., Зайцев Н.А. Физико-технологические основы обеспечения качества СБИС. М. "Микрон-принт". 1999.

7. Микитась Н.К., Минкин М.Л., Сухопаров А.И. Организационно-технические аспекты создания призводства СБИС уровня технологии 0,8-1,2 мкм на кремниевых пластинах диаметром 150 мм // Труды Proceeding 2A. Вып. 2. 1997.

8. Sievert W. New standards improve chemistry between device makers, suppliers // Semiconductor magazine. 2000. V. 1. Iss. 3. Mar. P.30 - 34.

9. Валиев К.А., Кармазинский А.Н., Королев М.А. Цифровые интегральные схемы на МДП-транзисторах. М. Сов. Радио. 1971. С. 377.

10. Syverson D. An advanced dry/wet cleaning process for silicon surfaces // FSI International. Technical report dry cleaning/rinsing/drying. TR 369. 1991. P. 3 - 7.

11. Голото И. Д., Докучаев Б.П., Колмогоров Г. Д., Чистота в производстве полупроводниковых приборов и ИС. М. Энергия. 1975. С. 6.

12. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем./Под редакцией А.И. Курносов, В.В.Юдин -М.: «Высшая школа», 1986, -С.107.

13. Технология и конструкции микросхем, микропроцессоров и микросборок./ Под редакцией Л.А. Коледов. -М.: «Радио и связь», 1989, -С400.

© Шангереева Б.А., Муртазалиев А.И., Шангереев Ю.П., 2015