Прецизионная обработка поверхности подложек микроэлектроники порошками ультрадисперсного алмаза

• Автор: Семенова, Ольга Васильевна
• Шифр специальности: 05.03.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 163 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Анализ методов размерной обработки подложек микроэлектроники.
1.1. Особенности обработки подложек микроэлектроники.
1.1.1. Требования, предъявляемые к подложкам микроэлектроники
1.1.2. Схема процесса и физико-химические характеристики обработки подложек микроэлектроники
1.2. Метод механического полирования подложек микроэлектроники.
1.2.1. Абразивное полирование
1.2.2. Абразив в процессах механического полирования
1.2.3. Роль жидкости в процессах механической обработки
1.3. Химические методы обработки поверхности подложек
микроэлектроники
1.3. Химико-механическое полирование подложек микроэлектроники
1.4. Формирование структуры поверхностных слоев материала при размерной обработке
1.5. Использование ультрадисперсных материалов в процессах суперфи-шинишной обработки оптических и полупроводниковых поверхностей
1.6. Постановка задач диссертационного исследования
2. Разработка инструмента на основе порошков ультрадисперсного алмаза для прецизионной обработки поверхности подложек микроэлектроники.
2.1. Изучение методов получения и свойств ультрадисперсного алмаза.
2.1.1. Физико-химические свойства УДА детонационного синтеза
2.1.2. Методы получения УДА детонационного синтеза
2.1.3. Формирование функционального покрова УДА в процессах его
химической очистки
2.2. Исследование взаимодействия УДА с технологическими жидкостями.
2.2.1. Дисперсионные среды на стадиях финишной и суперфинишной обработки поверхности подложек микроэлектроники
2.2.2. Кинетическая и термодинамическая стабилизация дисперсий УДА. Седиментационная устойчивость УДА различных методов получения
2.2.3. Исследование коллоидно-поверхностных и структурных свойств УДА
2.2.4. Исследование порогов и характера струтурообразования УДА в технологических жидкостях
2.3. Исследование методов диспергирования и стабилизации УДА в различных технологических средах.
2.3.1. Исследование кавитационного и ультразвукового воздействия на агрегативную и седиментационную устойчивость дисперсий УДА
2.3.2. Исследование методов стабилизации водных суспензий УДА
2.4. Разработка компонентного состава и технологии приготовления абразивного инструмента на основе УДА.
2.4.1. Разработка связнодисперсных составов на основе УДА
2.4.2. Формирование свободнодисперсных систем на основе УДА
3. Разработка модели механизма полирования и технологии прецизионной обработки поверхности подложек микроэлектроники инструментом на основе УДА.
3.1. Разработка модели механо-химического механизма взаимодействия УДА с поверхностью обрабатываемого материала.
3.1.1. Исследование механизма взаимодействия абразивов
в ультрадисперсном состоянии с поверхностью обрабатываемого материала. Бесконтактные методы полирования
3.1.2. Эласто-эммисионный метод обработки
3.1.3. Механо-химическое полирование ультрадисперсным алмазом
3.1.4. Факторы, обеспечивающие механо-химический механизм взаимодействия
3.2. Исследование процессов прецизионной обработки поверхности подложек из пьезокварца и ниобата лития полировальными композициями на основе УДА
3.3. Разработка и исследование процесса прецизионой обработки поверхности кремниевых подложек различными типами инструмента на основе ультрадисперсного алмаза.
3.3.1. Исследование технологических параметров процесса механической обработки пластин кремния УДА
3.3.2. Исследование и выбор полировальника для финишной
и суперфинишной стадии обработки пластин кремния
3.3.3. Разработка технологии финишной и суперфинишной обработки
кремниевых подложек УДА
3.4. Исследование структуры и химического состава поверхности кремниевых подложек после различных видов механической обработки.
3.4.1. Выбор методики исследования структуры и химического состава кремниевых пластин
3.4.2. Описание экспериментальной установки
3.4.3. Выбор травителя для подготовки поверхности образцов кремния
к спектроскопическим исследованиям
3.4.4. Исследование поверхности кремния методом дифракции быстрых электронов
3.4.5. Исследование образцов кремния методами электронной ожэ-спектроскопии и спектроскопии характеристических потерь энергии электронов
3.5. Обработка поверхности арсенида галлия суспензиями УДА
Заключение
Литература
Приложение
Приложение
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Многие отрасли промышленности предъявляют повышенные требования к качеству поверхностей применяемых материалов. Эта проблема актуальна для электронных технологий, когда именно поверхность тех или иных материалов обеспечивает нужные физические эффекты и условия работы микросхем и деталей приборов. Повышение надежности и долговечности микросхем, полупроводниковых приборов и микроструктур является одной из главных проблем современной микроэлектроники. Экономическое значение этой проблемы очевидно. Как показал статистический анализ главной причиной выхода из строя полупроводниковых приборов и устройств является не их механическая поломка, а электрические пробои или утечки тока, обусловленные и зависящие от совершенства структуры приповерхностного слоя и поверхностных дефектов подложки, являющейся основной несущей конструкционной базой микросхем и микроэлектронных устройств.
Изменения структуры и свойств поверхностного слоя, происходящие при обработке монокристаллов, оказывают существенное влияние на выход годных изделий, их эксплуатационные характеристики и надежность. Так, качество поверхностного слоя подложки существенно влияет на структурное совершенство эпитаксиального слоя при изготовлении эпитаксиальнопланарных структур. Наличие на поверхности подложек дислокаций, загрязнений, микротрещин приводит к образованию дефектов в эпитаксиальных слоях, причем их плотность, как правило, выше, чем в подложках. Основные дефекты эпитаксиальных слоев дислокации и дефекты упаковки прорастают с подложки и наследуют ее отрицательные свойства, которые ухудшают эксплуатационные характеристики электронных приборов. Диффузионно-планарная технология также требует высокого структурного совершенства поверхностного слоя подложек. Дефекты обработки поверхности и собственные дефекты приповерхностного слоя полупроводника изменяют однородность диффузионного фронта и положение р-п перехода за счет ускорения или замедления процессов диффузии на неоднородностях и дефектах. Это приводит к тому, что возникающие неоднородности электрического поля увеличивают токи утечки, уровень шумов и способствуют деградации характеристик приборов.
При механической обработке подложек не всегда используются наиболее эффективные средства снижения дефектности поверхности и нарушений структуры материала, а также учитываются конкретные условия работы. По этой причине наша страна и другие технически развитые страны несут огромные материальные затраты, связанные с выходом из строя большого количества приборов и устройств, снижением срока их эксплуатации, вынужденной заменой на новые.

применения их в абразивных полировальных составах для химико-механического полирования, что повысило в целом эффективность обработки.
Таблица
Некоторые компоненты составов для химико-механического полирования
Твёрдая составляющая Жидкая составляющая Назначение состава
Двуокись кремния Травитель (40%-молочная кислота и 60%-азотная кислота), многоатомный спирт (этиленгликоль или глицерин) Обработка полупроводниковых материалов
Двуокись кремния (суб микро частицы) Раствор йода Обработка сульфида кремния
Кварц Кремневая кислота, силикаты или фторосиликаты, водный раствор с объёмной долей спирта 1-10%, массовой долей поливинилового спирта 0,1-0,5% Обработка полупроводников
Гидрозоль селикагеля Гидрозоль селикагеля Обработка полупроводниковых материалов
Золь или гель (диаметр частиц 4-200 нм) Амины
Алюмосиликаты (цеолиты) Перекись водорода, вода и вещество для катионного обмена (азотнокислая медь или углекислый аммоний)
Раствор гипохлорита щелочного металла и карбоната щелочного металла Обработка арсенида галлия
Силикат циркония Г ипохлорит натрия, метасиликат натрия, щёлочь Обработка кремния, германия
Двуокись кремния и окись алюминия Этилендиамин и вода Обработка полупроводников
Алмаз диаметром меньше 0,25 мкм, мас% 0,5-1 Щелочной радикал и вода