Завод полупроводниковых приборов Советский патент 1979 года по МПК C09D1/02 

Изобретение относится к области холодной обработки твердых материалов, в частности к изготовлению полулровоц101КОВЫХ кристаллов (пластин) для производства электронных приборов,

Известер состав для полировки цегадей на основе кристаллической двуокиси кремния и воды.

С целью повышения эффективности такого состава и качества полируемой поверхности, в предлагаемую композицию введены глицерин, ам иное ое дине имя с константой диссоциации сопряженной кислоты рКд 9, перекись водорода и в качестве сшуокиси кремния - аморфный аэросил.

Оптимальным является состав, содержащий, вес. %: глицерин 3-1О, этиленоиамин 5-15, перекись водорода 5-13, аэросил 7-15 к вода 80-47.

Новая композиция позволяет получать гладкую ровную бездефектную хи- мически чистую поверхность благодаря применению в качестве твердой фазы

В жидкой среде аморфного аэрозоля (аэросила) - двуокиси кремния в виде стандартизированных фракций с величиной частиц, мкм:

- 380

0,04-0,15 - ЗОО 0,04-0,20 - 175 0,1 -0,4.

а также аэррсила с добавками окислов алюминия и титана (по roCTy)i все виды которого широко используют в химической промышленности как наполнители для каучуков.

Жидкая среда, кроме воды, содержит вязкие компоненты - многоатомные спирты (этиленгликоль либо глицерин) или кремнийорганические жидкости, например жидкость № 5. Их вводят для |некоторого увеличения общей вязкости jсостава, необходимой цлй лучшего смачивания полировальника, образования вязкого слоя между полируемым материалом и полировальником и увеличешш скорости полировки, Нйиболее уцобны в примене-

НИИ дешевые вещества, например глицерин, который одновременно играет родь стабилизатора дисперсии.

Химически активные агенты - аминосоецинения жирного, алициклического, ароматического и гетероциклического рядов, имеющие , гце KCJ - константа диссоциации (кислотности), сопряженной с данным основанием кислоты рКдгрК - рК, где ионное произведение воды (рК -eog- 1 Ъ константа основности {рК -cogrK T, а также сильные щелочи. При этом использование аминов дает наилучщие результаты, так как поверхностьне загрязняется ионами щелочных металлов, адсорбция поверхностью сложных органических катионрадикалов аминов с более основными свойствами (донорные функции атомов азота) по сравнению с аммиаком придает ей гидрофобные свойства, что впоследствии положительно сказывается на улучщейии электрических параметров электронных приборов и, кроме того, аминосоединения, придающие составу щелочные свойства, вместе с тем препятствуют агрегации частиц аэросила, стабилизируя дисперсию.

Фактором, определяющим полирующие свойства состава и качество полированной поверхности, является рН дисперсии Оптимальным является интервал рН 9-141 в водно-органических средах.

Обработка различных полупроводниковых материалов имеет свои особенности Например, для полировки германия или арсенида , галлия в полирующий состав дополнительно вводят окислитель - перекись водорода, что для кремния не является обязательным.

Таким образом, механизм выравнивания шероховатостей носит явно выраженный химический характер: частицы аморфного аэросила, распределяясь равномерно по поверхности и адсорбируясь во впадинах микрорельефа, создают условия для преимущественного химического растворения пиков, тем самым способствуя неселективному травлению полупроводника.

Полирование деталей из полупроводниковых материалов предлагаемой композицией имеет преимущества перед применением других составов.

Вследствие аморфности наполнителя (аэросила) в кристаллическую структуру полупроводника не вносятся нарушения и напряжения; частицы го не внедряются в Тело м Периа/ш, о в вице остатков носят поверхностный характер, что в случае использования кремния не считается инородной примесью, хотя они легко удаляются химическим путем. Полированная поверхность, например,пластин однородна по чистоте обработки и имеет высокие геометрические характеристики по плоскостности и плоскопараллельнести. Состав не содержит дефицитных

компонентов, легко и быстро приготавливается и может применяться неоднократно; процесс полирования высокопроизводителен благодаря проведению обработки на

форсированных режимах для получения больших скоростей съема материала.

Использование аэросила в полирующих составах открывает перспективу для широкого его применения в электронной промышленности.

При изготовлении различных композиций рекомендуется следующий порядок смешения,

В дисперсную среду, например деионизованную воду, порциями при перемешивании вносят аэросил. После размешивания дисперсия не должна, со держать комков аэросила. Далее к смеси приливают глицерин или другой компонент для вязкости и снова перемешивают. Затем в трехкомпонентную композицию при интенсивном перемешивании вводят амины и через некоторое время перекись, водорода. После 5-1О мин размешивания полирующий состав имеет жидкую консистенцию, не содержит агломератов и готов к употреблению.

Пример 1. Для полирования деталей из кремния суспензию готовят внесением в 1000 мл деионизованной воды 120 г аэросила - 380. Затем в смесь добавляют 5 0-7 О мл глицерина и при непрерывном перемешивании вносят 100-2ОО мл 5О - или 70%-ного водного раствора этилендиамина основания, либо 50-70 мл ЗО%-ного раствора КОН (NaOH) до рН 1О-11.

П р и м е р 2. В 10ОО мл дистиллированной воды вносят lOO-lSOr

аэросила - 300, тщательно размещивают, добавляют 5О-70 мл этиленгликоля и при непрерывном перемешивании приливают 99%-ный раствор диэтиламина в количестве 5О-150 мл до рН-, 11-12, после чего состав применяют для полирования кремния.

П р и м е р 3. Для полирования деталей из германия или арсенида галлия

к 1ООО М.Ч пеиошЕ овашюй воды порциями внос;ят аэросил-38О и аэросил-300 в весовом соотношении 2:1 в количестве 7О-12О г и приливают 5О-7О мл глицерина. При интенсивном перемешиванив к дисперсии добавляют ШО20О МП пиперидина либо 1СЮ-2ОО мл 7О%-ного водного раствора етилен- диамина я через нек;оторое время 50 - 15О мл ЗО%наогх раствора перекиси водорода. Состав имеет рН 10-13.

Новые полирующие композиции можно применять для полирования деталей из полупроводниковых материалов, имеющих различный класс предварительной обработки, разную геометрическую форму, кристаллографическую ориентацию и любую степень легируем ости.

V о р м у л а и 3 о б р е т.е н и я 1. Композиция цля полирования поверхности из полупроводниковых материалов на основе двуокиси кремния и воды, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности композиции и качества полируемой поверхности, в ее состав введены глицерин, аминосоецинения с константой диссоциации сопряженной кислоты рК. 9, перекись водорода и в качестве двуоки си кремния аморфный аэросил.

2. Композиция по п. 1, о т л и чающаяся тем, что она содержит, вес. %:

Глицерин3-10

Этилендиамин5-15

Перекись водороца5-13

Аэросил7-15

Вода 47-8О