Реферат: Химические способы очистки поверхностей полупроводниковых пластин
В условиях производства ИМС пластины и подложки соприкасаются с различными средами, и полностью защитить их от адсорбции различного рода примесей невозможно. В то же время получить идеально чистую поверхность (без посторонних примесей) тоже практически невозможно. Поэтому применяемое в технике понятие «чистая поверхность» имеет относительный характер. Технологически чистой считают поверхность, которая имеет концентрацию примесей, не препятствующую воспроизводимому получению заданных значений и стабильности параметров ИМС. Допустимая концентрация примесей на поверхности пластин зависит от сложности ИМС и способа ее формирования, в худшем случае она не должна превышать 
.
Для обеспечения эффективной очистки с целью получения технологически чистой поверхности пластин (подложек) необходимо знать источник и вид загрязнения, характер его поведения на поверхности, методы удаления.
3.2. Источники загрязнений.
Основными источниками загрязнений поверхности пластин и подложек являются: абразивные и клеящие материалы, кремниевая пыль при механической обработке; пыль в производственных помещениях; предметы, с которыми соприкасаются пластины и подложки (оборудование, инструмент, оснастка, технологическая тара); технологические среды; органические и неорганические реагенты, вода; одежда и открытые участки тела операторов и др.
Загрязнение пластин и подложек практически возможно на всех операциях технологического процесса изготовления кристаллов и сборки ИМС.
3.3. Виды загрязнений.
Возможные загрязнения на поверхности пластин и подложек классифицируют, как правило, по их физико-химическим свойствам, так как они определяют выбор методов удаления загрязнений. Наиболее распространенными являются загрязнения следующих видов:
· Физические загрязнения - пылинки, ворсинки, абразивные материалы, силикаты, кремниевая пыль и другие посторонние частицы, химически не связанные с поверхностью пластин и подложек.
· Загрязнения, химически связанные с поверхностью пластин и подложек - оксиды, нитриды и другие соединения.
· Органические загрязнения - неполярные жиры, масла, силиконы и другие неионные примеси.
· Растворимые в воде полярные загрязнения - соли, кислоты, остатки травителей, флюсы и пр.
· Газы, адсорбированные поверхностью пластин и подложек.
На поверхности пластин и подложек одновременно могут присутствовать загрязнения различных видов. Типичные загрязнения и их источники, встречающиеся в технологии полупроводниковых ИМС, приведены в таблице 1.
Типичные загрязнения
полупроводниковых пластин и их источники
Таблица 1.
| Загрязнения | Возможные источники |
| Волокна (нейлон, целлюлоза и т. д.) | Одежда, ткани, бумажные изделия |
| Силикаты | Горные породы, песок, почва, зола, пепел |
| Окислы и окалина | Продукты окисления некоторых металлов |
| Масла и жиры | Масла от машинной обработки, отпечатки пальцев, жиры с открытых участков тела, средства для волос, мази, лосьоны |
| Силиконы | Аэрозоли для волос, кремы, лосьоны после бритья, лосьоны для рук, мыло |
| Металлы | Порошки и отходы машинной обработки и шлифовки; изготовление металлических частей; частицы из металлических банок для хранения и металлических контейнеров |
| Ионные примеси | Продукты дыхания, отпечатки пальцев (хлорид натрия); примеси из очищающих растворов, содержащие ионные детергенты; некоторые флюсы; примеси от предварительной химической операции, такой, как травление или металлизация |
| Неионные примеси | Неионные детергенты, органические материалы для обработки |
| Растворимые примеси | Очищающие растворители и растворы |
Наиболее трудно удаляются органические и химически связанные с поверхностью загрязнения, а также загрязнения от абразивных материалов, полярные газы и ионы, внедренные в приповерхностный слой пластин.
4. Методы удаления загрязнений.
4.1. Классификация методов очистки пластин и подложек.
Для удаления загрязнений используют различные методы, на физических принципах которых разрабатывают процессы очистки. По механизму протекания процессов все методы очистки классифицируют на физические и химические, а по применяемым средствам - на жидкостные и сухие (рис.2).
В основу каждого способа очистки положен один из трех методов удаления загрязнений с поверхности:
· механическое удаление частиц загрязнителя потоком жидкости или газа;
· растворение в воде;
· химическая реакция.
Рис. 2.
Классификация методов очистки пластин и подложек
К физическим методам удаления загрязнений относят растворение, отжиг, обработку поверхности ускоренными до больших энергий ионами инертных газов. Эти методы используют в основном для удаления загрязнений, расположенных на поверхности. Для удаления загрязнений на поверхности и в приповерхностном слое, в том числе тех, которые находятся в химической связи с материалом пластины или подложки, используют химические методы удаления. Они основаны на переводе путем химической реакции загрязнений в новые соединения, которые затем легко удаляются (травление, обезжиривание).
* Очистка, при которой удаляется приповерхностный слой пластины или подложки, называется травлением.
Жидкостная очистка предусматривает использование водных и других растворов различных реактивов. Целый ряд органических жировых загрязнений не растворяется в воде и препятствует смачиванию водой и большинством растворов обрабатываемой поверхности (поверхность гидрофобная). Для обеспечения равномерной очистки поверхность пластин и подложек переводят в гидрофильное, т. е. хорошо смачиваемое водой, состояние.
* Процесс удаления жировых загрязнений, сопровождаемый переводом поверхности из гидрофобного состояния в гидрофильное, называется обезжириванием.
Сухая очистка основана на использовании отжига, газового, ионного и плазмохимического травления. Эти способы исключают применение дорогостоящих и опасных в работе жидких химических реактивов; они более управляемы и легче поддаются автоматизации. Процессы сухой очистки являются наиболее эффективными также при обработке локальных участков и рельефной поверхности.
4.2. Способы жидкостной обработки пластин и подложек.
К способам жидкостной обработки поверхности пластин и подложек относят физическое и химическое обезжиривание, химическое и электрохимическое травление, промывание в воде.
4.2.1. Обезжиривание.