Способ ориентированной механической обработки кремниевых изделий Советский патент 1983 года по МПК H01L21/00 

Изобретение относится к механическ обработке монокристаллических полупроводниковых материалов, а именно к ориентированной резке, 11шифовке и полировке слитков и ггластин полупроводниковых материалов. Известен способ ориентированной шлифовки и полировки полупроводнико вых материалов, согласно которому о рабатываемые пластины пер- метаются относительно шлифовальника поступательно по замкнутому многоугольнику стороны которого совпадают с определенным семейством кристаллографических направлений, Использование Этого способа,в основе которого лежит явление анизотропии съема полупроводникового материала по различным кристаллографическим направления позволяет несколько увеличить скорость абразивной обработки и умень.шить величину нарушенного слоя в обрабатнваегиых пластинах ijНедостатком данного способа явля ется большая вероятность появления на обрабатываемых полупроводниковых пластинах трещин;и микротрещин, что вызывает в дальнейшем их полное разрушение не только при механической обработке, но и на всех последующих операциях ( особенно термических}тех нологического цикла изготовления пол проводниковых приборов и интегральны схем, что снижает выход годной продукции . Известен также способ ориентированной механической обработки полуi проводниковых материалов, включающий фиксацию обрабатываемого изделия таки образом, чтобы направление 110 располагалось вдоль радиального направления вращающегося шлифовальника Этот способ позволяет уменьшить число выбоин и сколов на обрабатываемой поверхности, улучшить воспроизводимость процесса . Однако при использовании этого способа достаточно велика вероятност появления на обрабатываемых полупров.одниковых пластинах трещин и микротрещин, что снижает механическую прочность полупроводниковых ш1ас тин и в конечном счете уменьшает выч ход годной продукции при производстве интегральных схем. Целью изобретения является уменьше ние вероятности возникновения трещин и повышение механической прочности кремниевых пластин. Указанная цель достигается тем, что согласно способу ориентированной механической обработки кремниевых из делий, представлякяцих собой слитки или пластины, ориентированные по плоскости (1007, включающему фиксаци обрабатываемого изделия и воздействи на его поверхиость с1бразивным инстру ментом, фиксацию производят таким образом, чтобы траектория движения абразивных зерен не совпадала со следами плоскостей спайности, пересекающих обрабатываемую поверхность. Пример . Согласно предлагаемому способу проводится шлифовка связанным абразивом монокристаллических кремниевых пластин с ориентацией поверхности (100). Для кремния, имеющего кристаллическуй. решетку типа алмаза, плоскостями наилегчайшего скола (плоскостями спайности) Являются плоскости III J . В пластинах кремния с ориентацией (100) кристаллографическими нгшравлениями следов плоскостей спайности 1М J ,нд поверхности обрабатываемых пластин являются направления 119J расположенные в двух взаимно перпендикулярных семействах. Поскольку в настоящее время на всех кремниевых пластинах обозначается направление следов плоскостей спайности в виде базового среза или взаимно противоположных ориентациЬнных меток ( для успешного проведения скрайбирования пластин на кристаллы), Никаких дополнительных операций разметки для проведения ориентированной шлифовки не нужно. По предлагаемому способу ориентированной обработки на станке САШ-420 тремя алмазными кругами 0 100 мм с зернистостью АСР 100/80, АСО 80/63, лен 40/28, установленными последова- , тельно, прошлифованы на конечную толщину,400 мкм 1000 кремниевых пластин 0,40 мм с ор11ентацией поверхнос- . ти (100). Перед разрезанием на боковую по-; верхность слитков, из которых получены эти 1000 пластин, наносится четыре ориентационные канавки размером 0,,5 мм, обозначающие на слитке направления следов плоскостей спайности 1107. После разрезания слитка на каждой пластине остаются эти ориентационные риски. После этого на гнезда присоса пластин вакуумного стола станка САШ420 наносится по две ориентационные метки таким образом, чтобы при совмещенйи с ними ориентационных канавок пластиН, устанавливаемых на стол станка, траектория движения алмазной кромки кругов не совпадала ) ни с одним из кристаллографических направлений 110. :, Все 10:00 пластин при раскладке их на вакуумном столе перед шлифовкой сориентированы относительно меток на столе. После шлифовки ни на одной пластине не было отмечено совпадение следов шлифовки с кристаллографическими направлениями 110. После стандартного метёшлографического травления и тщательного виального осмотра, -а также контроля

пластин под проекторе ПН-8О только и а шести пластинах из 1000 заме--. чены иесквознме (глубиной 5-7 мкм микротревщны, которые в процессе последующей полировки удгшяются, На трех пластинах были периферийные сколы глубинЬй до 3 мм. После полировки пастой (съем с кёикдой стороны до 30 мкм) ИИ на одной пластине не об иаружены тревожны. При проведении последующих термических операций . (хермичвского окисления, Ц1ффузии, нанесения химического окисла и слоя поликристалла ТОЛЩИНОЙ 250 мкм тре|цины образовались Hai семи пластинах (техпроцесс иэготб ления кремниевых структур с диэлектрической изоляцией;ксяи. . . -: , ./ .; - : : -.: /

для определения технико-экон мичёскрй эффективности способа ориеитированной шлифовки по иэвестной технологии (неориентированная шлифовка У на том же оборудовании и при .тех же технологических режимах обработаны еще 1000 кремниевых пластин той же

Марки, диаметра и ориентации.

Затем эта пластин подверга ется такомуже кoнtpoлюv как и пре дыдущая. В результате установлено/ что количество бражка по тршкинам в;

0 случае ориентированнб1й шлифовки оказгшось В; 5,5 раза меньше, чем по известной. техноло{4|}|.

Проведенные ис11ытания пластин на прочность по методдаке осесимметр ич-;

5 ного изгиба показывают, что проч- г ность пластин, обработанных по предлагаемому способу, на 1$-25% вше, чем пластин, обработанных по обёМной технологии.

СПОСОБ ОРИЕНТИРОВАННОЙ MEХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ КРЕМНИЕВЫХ ИЯДЕЛИЙ, представляюошх собой слитки или пластины, ориентированные по плоскости