УДК 621.382


ЛИТВИНОВ Ю.М., ЧИСТЯКОВА С.И.
КИСЛОТНОЕ ТРАВЛЕНИЕ ПЛАСТИН КРЕМНИЯ.

ОАО ЭЛМА, 124460, Москва, Зеленоград
e-mail: elma.zgrad@bk.ru тел: 8 (095) 532-84-38, факс: 8 (095) 530-92-05

Одной из новых тенденций в развитии технологии обработки
пластин кремния большого диаметра, предназначенных для изготовления
СБИС с уменьшенным топологическим размером элементов, является с
одной стороны, замена дисковой резки (ДР) связанным абразивом на
многопроволочную резку (МПР) свободным абразивом. В силу
особенностей МПР расчётная глубина приповерхностных повреждений
после МПР меньше, чем после двухстороннего шлифования (ДСШ) при
условии использования абразива одинаковой зернистости (Рис. 1.).
18
E=130 ГПа
Бритвин А.А. и др.
16
H=11 ГПа
Электронная
14
ДСШ
H
промышленность.
c=2 (1) ГПа
12
K
2003, в.3, с.97-101
Ic=1,0 ГПа
10
8
МПР
Si (100)
6
4
2
0
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
Рис. 1.
И в тех случаях когда требования потребителя пластин к геометрическим
параметрам пластин не столь высоки, нет необходимости проводить
операцию
ДСШ,
увеличивающую
глубину
приповерхностного
поврежденного слоя. В ряде случаев потребитель требует резанно-
травленные пластины. В обоих случаях встаёт вопрос об удалении
нарушенного слоя и придании путём травления определенной фактуры
поверхности пластины. Поэтому прослеживается тенденция к замене
анизотропного щелочного травления (ЩТ) кислотным травлением (КТ),
изотропным по своей природе [1]. Переход от ЩТ к КТ в целом
обусловлен необходимостью достижения высокого уровня чистоты
поверхности пластин кремния по поверхностной концентрации металлов, в
первую очередь, щелочных - натрия и калия. Поверхностная концентрация
этих элементов не должна превышать 5*1010 ат/см2 для микросхем с

минимальным топологическим размером 0,25 мкм. В связи с этим
разработка технологии кислотного травления представляется актуальной.
При отработке технологии кислотного травления мы наряду с измерением
микрошероховатости поверхности Ra и её отражательной способности
определяли и общее отклонение от плоскостности (TIR).
Процесс КТ осуществляли в смеси азотной и плавиковой кислот.
Главными параметрами процесса КТ являются объёмное соотношение
этих компонентов, температурный режим проведения процесса и
кратность использования раствора. На первом этапе исследовали влияние
температурного режима и объёмного соотношения кислот. На рис. 2
представлена диаграмма, иллюстрирующая связь между отражательной
способностью и микрошероховатостью поверхности при изменении
параметров процесса КТ (показаны стрелками). Наряду с очевидной
связью между увеличением микрошероховатости и уменьшением
отражательной способности прослеживается тенденция увеличения
микрошероховатости и снижения отражательной способности по мере
истощения раствора плавиковой кислотой HF, т.е. по мере снижения
концентрации восстановителя. В этом же направлении действует и
увеличение температуры раствора.
С целью достижения более высокой плоскостности пластин после
КТ и снижения микрошероховатости поверхности пластин необходимо
увеличить вязкость травителя. Это достигнуто путём добавления
ортофосфорной кислоты, инертной по отношению к кремнию. Результатом
этого стало приближение уровня исследуемых пластин по отражательной
способности и Ra к уровню эталона (Рис. 2).

1,00
увеличение
. 0,90
температуры раствора
.ед
0,80
, отн
истощение раствора HF
истощение раствора
отражательная
(уменьшение концентрации
HNO3 + HF или уменьшение
0,70
восстановителя)
ная
концентрации восстановителя
границы вариации
0,60
* - эталон;
тель
параметров
- раствор HNO3+HF+H2O;
способность
- тот же раствор, с
0,50
частичным замещением
тносиО
воды на H3PO4
0,40
0,150
0,200
0,250
0,300
0,350
0,400
0,450
М и к р о ш е р о х о в а т о с т ь, мкм

Рис. 2.


Подтверждением
вышеизложенного
являются
результаты
исследования микроструктуры поверхности (Рис.3) и результаты
измерения геометрических параметров эталонных пластин и пластин КДБ-
12 (100) 150 мм ОАО "ЭЛМА", обработанных в модифицированном
кислотном травителе.
а)
б) в)






Рис. 3. а) стандартное щелочное травление; б) кислотное травление,
эталон; в) кислотное травление ОАО "ЭЛМА". Увеличение 1500 х

Из рис. 3 видно, что микроструктура кислотно травленных пластин
кремния близка к микроструктуре эталонной пластины. Практически
полностью совпадают и геометрические параметры эталонного и
исследуемых образцов.
Модифицированный кислотный травитель применили для оценки
качества поверхности пластин кремния после МПР и КТ в сравнении с
качеством пластин кремния после стандартного процесса: ДР-ДСШ-ЩТ.
Сравнение на небольшой партии образцов (по 10 образцов каждой серии)
показало уменьшение микрошероховатости с 0,47 мкм при ЩТ до 0,33
мкм при КТ, при этом параметры общего отклонения от плоскостности
снижены с TIR=5,1 мкм при ЩТ до 3,2 мкм после КТ. Из этих результатов
можно сделать вывод о перспективности размерного ряда МПР КТ
ХМП, исключающего операцию ДСШ с заменой щелочного травления на
кислотное травление. Следует отметить, что необходимые итоговые
результаты КТ достигаются при проведении кратковременной щелочной
отмывки пластин кремния от шлама после операций МПР и ДСШ.


1. Большаков Н.А., Литвинов Ю.М., Раскин А.А., Яковлев С.П. Новое в
технологии обработки пластин кремния большого диаметра для
изготовления СБИС. Зарубежная электронная техника. 2000. 4 (430).
c.17-29.