Технологическое обеспечение качества поверхности полупроводниковых пластин информационно-измерительных устройств

• Автор: Игонина, Татьяна Ивановна
• Шифр специальности: 05.11.14, 05.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 152 с. : ил.

1. Состояние вопроса и перспективы развития обработки

пластин из полупроводниковых материалов

1.1. Производительность и качество при обработке

пластин из полупроводниковых материалов

1.2. Технология обработки пластин из полупроводниковых материалов

1.3. Выводы и задачи исследования

2. Характерные особенности технологии обработки пластин

из полупроводниковых материалов.

2.1. Характерные особенности способа обработки пластин из полупроводниковых материалов абразивным материалом

2.1.1. Основные свойства абразивного материала.

2.1.2. Оценка характера абразивного воздействия на обрабатываемую поверхность

2.2. Влияние основных параметров обработки на производительность и шероховатость поверхности
2.3. Технологические показатели пластин из полупроводниковых материалов после финишной обработки.
2.3.1. Методика определения производительности и шероховатости обработки.
2.3.2. Качественные показатели пластин после финишной обработки для воспроизведения топологических структур.
2.4. Кинематические особенности при контактном взаимодействия абразивного инструмента с поверхностью обрабатываемой детали.
2.5. Выводы
3. Гидродинамическая очистка подложек из
полупроводниковых материалов.
3.1. Особенности гидродинамической очистки подложек
3.2. Основные гидродинамические принципы работы
инструмента.
3.3. Теоретическое обоснование методики определения
параметров кинематического режима, обеспечивающих зазор при гидродинамической очистке
3.4. Расчет суммарной гидродинамической силы,
действующей на деталь со стороны инструмента при заданном равномерном рабочем зазоре
3.5. Экспериментальная проверка методики определения
параметров кинематического режима и расчет суммарной гидродинамической силы
3.6. Выводы.
4. Экспериментальные исследования процесса финишной
обработки пластин из полупроводниковых материалов.
4.1. Оборудование, аппаратура и методика проведения
экспериментальных исследований
4.2. Исследование производительности способа обработки
деталей шлифовальным инструментом.
4.3. Исследование напряжений в поверхностном слое
полупроводниковых подложек после финишной обработки.
4.4. Выводы.
5. Практические рекомендации и техникоэкономическая
эффективность пластин из полупроводниковых материалов.
5.1. Основные этапы разработки технологии.
5.2. Рекомендуемые области применения способа
финишной обработки полупроводниковых пластин
5.3. Выводы.
6. Общие выводы Литература Приложение
ВВЕДЕНИЕ


Для изготовления полупроводниковых приборов монокристаллические пластины служат основанием подложкой, на которой выращиваются эпитаксиальные пленки эпитаксиальнопланарная технология или в которую диффундируются легирующие примеси диффузионнопланарная технология. Дефекты монокристаллической структуры пластин вызывают прогрессирующие дефекты в эпитаксиальном слое дислокации, дефекты упаковки или локально ускоряют процесс диффузии примесей. Это требование обусловлено необходимой точностью процесса фотолитографии. Диаметр пластин из кремния . Пластины, имеющие значительный прогиб могут быть раздавлены при экспонировании контактным способом. Кроме того, при эпитаксии кремния на пластинах с прогибом возникают характерные дефекты, температурные сдвиги, ухудшающие параметры приборов. Пластины из анизотропного кремния должны иметь определенную кристаллографическую ориентацию поверхности 1, 0, 0, так как в зависимости от ориентации поверхности существенно меняется скорость эпитаксии, диффузии, механические свойства и др. Это требование вызвано особенностями газотранспортных реакций, применяемых при диффузии, эпитаксии, окислении. Основное влияние на качество поверхности пластин оказывают их конструктивные параметры, приведенные в таблице 1. Таблица 1. Конструктивные параметры пластин и их допустимые значения. Для обеспечения требуемых параметров разработаны различные технологические варианты изготовления пластин. В зависимости от характеристик обрабатываемого материала варианты изготовления пластин имеют свои особенности, но, как правило, состоят из одних и тех же базовых операций, применяемых в различных сочетаниях. К базовым операциям относят предварительную обработку слитка, разделение его на пластины, шлифование пластин свободным или связанным абразивом, формирование фасок, химическое травление пластин, их полирование и очистку. Предварительная обработка слитка заключается в калибровке его наружного диаметра до заданного размера, стравливании нарушенного слоя, изготовления базовых и дополнительных срезов, подготовке торцевых поверхностей с заданной кристаллографической ориентацией. Затем разделяют слиток на пластины определенной толщины. Целью последующего шлифования является выравнивание поверхности отрезанных пластин, уменьшение разброса их толщин, формирование однородной поверхности. Фаски с острых кромок пластин снимают для того, чтобы удалить сколы, образующиеся при резке и шлифовании. Кроме того, острые кромки пластин являются концентраторами напряжений и потенциальными источниками структурных дефектов, которые могут возникнуть при перекладывании пластин и, прежде всего при термических обработках окислении, диффузии, эпитаксии. Химическим травлением удаляют нарушенные приповерхностные слои, после чего полируют обе стороны пластин или ту сторону, которая предназначена для изготовления структур приборов. После полирования пластины очищают от загрязнений, контролируют и упаковывают. При изготовлении приборов способами наиболее распространенной планарной технологии и ее разновидностей используют только одну, так называемую, рабочую сторону пластины. На нерабочей стороне пластины оставляют структурнодеформированный слой толщиной 5. Дислокационная структура слоя, обращенная к рабочей поверхности пластины, обладает способностью притягивать и удерживать структурные дефекты из объема полупроводникового кристалла, что значительно повышает надежность и улучшает электрофизические параметры приборов. Однако несимметричная обработка сторон пластин создает опасность их изгиба. Поэтому глубину нарушений на нерабочей стороне следует строго контролировать. Использование в полупроводниковом производстве пластин стандартных размеров позволяет унифицировать оборудование и оснастку на всех операциях, начиная от их механической обработки и заканчивая контролем параметров готовых структур. Полупроводниковые монокристаллические слитки имеют вид цилиндров диаметром до 0 мм и более. Задача разделения слитков на значительно более мелкие заготовки сначала пластины, а затем кристаллы, решается посредством механической обработки. Пластины должны быть однородные с поверхностью, свободной от дефектов и загрязнений.