FI97920C - Tapa puhdistaa puolijohdevalmiste - Google Patents

Description

97920

TAPA PUHDISTAA PUOLIJOHDEVALMISTE

Tämä keksintö kohdistuu tapaan puhdistaa puolijohdevalmiste puolijohdevalmisteen pintaan joutuneista partikkeleista sekä metallisesta, epäorgaanisesta ja orgaanisesta kontaminaatiosta .

Puolijohdevalmisteen, kuten piikiekon valmistus tapahtuu tavallisesti lähtien olennaisen puhtaasta piimateriaalista.

Tästä materiaalista kasvatetaan pyrometallurgisella menetelmällä tankomainen piierilliskide, joka edelleen katkotaan ohuiksi kiekkomaisiksi kappaleiksi. Piikiekoilta, joita käytetään esimerkiksi elektroniikkateollisuuden piirinvalmis-tukseen, vaaditaan hyvin tärkeän tasaisuuden lisäksi erittäin suurta puhtautta. Jo pienetkin epäpuhtauspitoisuudet samoin kuin pintaepätasaisuudet aiheuttavat näin saatavan valmiin puolijohdevalmisteen romuttumisen. Epäpuhtauksien poistamiseksi puolijohdevalmisteen pinnalta puolijohde-valmiste puhdistetaan valmistuksen eri vaiheissa.

Puolijohdevalmisteiden pesun tarkoituksena on poistaa kiekon pinnalla olevat epäpuhtauspartikkelit sekä metallinen ja orgaaninen kontaminaatio. Alkaliset vetyperoksidiliuokset, joista käytetään erityisesti ammoniakki-vetyperoksidi-vesi-liuosta, kykenevät poistamaan puolijohdevalmisteen pinnalla olevia epäpuhtauspartikkeleita hyvin tehokkaasti. Yleisesti käytetyissä ammoniakki-vetyperoksidi-vesiliuoksissa laimennussuhde on esimerkiksi 1:1:5, mikä tarkoittaa, että liuos sisältää yhden osan ammoniakkia ja yhden osan vetyperoksidia viittä vesiosaa kohti. Tällaisen pesuliuoksen käyttö-lämpötila on kuitenkin noin 70°C, jolloin pesuliuos on erikseen kuumennettava, jotta pesuliuos olisi valmis käytettäväksi. Eräät metallit, kuten rauta, sinkki ja alumiini, pyrkivät kuitenkin kerääntymään pesun aikana puolijohdevalmisteen pinnalle tällaisessa alkalisessa liuoksessa. Näiden metallien poistamiseen käytetään yleisesti kuumia suolahappo-vetyperoksidi-vesiliuoksia, mutta näissä liuoksissa tehdyn pesun jälkeen puolijohdevalmisteen pinta r-, 97920 2 kerää helposti partikkeleita. On myös ehdotettu käytettäväksi laimeita ammoniakki-vetyperoksidi-vesiliuoksia, mutta näissäkin liuoksissa tehdyn pesun jälkeen puolijohde-valmisteen pinnalle jää helposti metalleja.

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tekniikan tason mukaisia haittapuolia ja aikaansaada entistä parempi tapa puhdistaa puolijohdevalmiste sen pesussa niin, että puolijohdevalmisteen pinta on mahdollista pysyttää olennaisen puhtaana myös pesun jälkeisissä käsittelyvaiheissa. Keksinnön olennaiset tunnusmerkit selviävät oheisista patenttivaatimuksista.

Keksinnön mukaisesti puolijohdevalmisteen, kuten piikiekon tai galliumarsenidiyhdisteen, pesu suoritetaan käyttäen laimeata happo-vesiliuosta. Keksinnön mukainen laimea happo-vesiliuos on lämpötilaltaan välillä 15-40°C, edullisesti 18-25°C. Tämä lämpötila merkitsee sitä, että keksinnön mukaisesti käytettävä laimea happo-liuos on edullisesti huoneenlämpötilassa. Näin keksinnön mukaista pesuliuosta ei tarvitse kuumentaa erityiseen pesulämpötilaan sopivaksi, mikä osaltaan yksinkertaistaa puolijohdevalmisteen valmistusta ja samalla vähentää energiakulutuksen lisäksi puolijohdevalmisteen puhdistuskustannuksia.

Keksinnön mukaisessa tavassa käytettävä happo voi olla edullisesti esimerkiksi suolahappo HC1, fluorivetyhappo HF, typpihappo HNO3 tai etikkahappo CH3COOH. Tällaisessa laimeassa happo-vesiliuoksessa laimennussuhde voi vaihdella välillä 1.Ί03 - 1:106, jolloin yhtä happo-osaa kohti on 103 osaa, vastaavasti 106 osaa vettä. Edullisesti happo- vesiliuoksen laimennussuhde on välillä 1:105 - 1:104.

Liuoksen pH-arvo vaihtelee tällöin vastaavasti välillä pH= 1,5-6.

Keksinnölle edullisten liuotusolosuhteiden määrittämisessä on huomioitava, että raudan liukoisuus kasvaa liuoksen pH:n laskiessa alle 7. Samalla pH-arvon muuttuessa happamampaan T, 3 97920 suuntaan hiukkasten kiinnitystaipumus puolijohdevalmisteen pinnalle kasvaa. Rautapartikkelien käyttäytymisen lisäksi liuotusolosuhteiden määrityksessä on otettava huomioon myös muiden epäpuhtauskomponenttien vaikutus pesun onnistumiseen. Tällöin olennaisen ratkaisevaksi tekijäksi muodostuu näiden vähemmistövarauksenkuljettajien elinaika puolijohdevalmis-teessa. Pitkä elinaika osoittaa, että nämä epäpuhtaudet saadaan edullisesti poistumaan pesussa puolijohdevalmis-teesta.

Keksintöä selostetaan lähemmin seuraavien esimerkkien avulla.

Esimerkki 1

Kiillotettu halkaisijaltaan 125 mm oleva piikiekko pestiin keksinnön mukaisesti huoneenlämpötilassa käyttäen laimeaa suolahappoa pesuajän ollessa 60 s. Suolahappopitoisuuden vaikutuksen selvittämiseksi pesu suoritettiin käyttäen laimennuksia välillä 1:102 - 1:106 niin, että laimennus suhdetta muutettiin eri kokeissa dekadin, eli 1:10, välein. Lisäksi pesuajan vaikutusta selvitettiin suorittamalla laimennussuhteella 1:103 pesu myös pesuajoilla 5 s, 15 s ja 600 s. Pesun jälkeen piikiekon pinnalta mitattiin siinä oleva partikkelimäärä.

Partikkelimäärän mittauksen jälkeen piikiekko oksidoitiin lämpötilassa 1050 °C 30 min, minkä lisäksi piikiekkoa pidettiin 15 min samassa lämpötilassa typpiatmosfäärissä, jotta piikiekolle voitiin suorittaa metallikontaminaation paljastava vähemmistövarauksenkuljettajien elinajan mittaus mikroaaltoheijastukseen perustuvalla elinaikamittarilla.

Oksidoidulle piikiekolle suoritettiin edelleen rautapitoisuuden mittaus sinänsä tunnetulla tavalla. Eri kokeista saadut tulokset on esitetty oheisessa taulukossa 1, jolloin partikkelimäärä kuvaa keskimääräistä mittaustulosta piikiekkoa kohti, kun mittauksessa on huomioitu halkaisijaltaan 0.3 97920 4 pm suuremmat partikkelit ja rautapitoisuuden yksikkönä on käytetty 1010 atomia kuutiosenttimetriä piitä kohti.

Laimennus- Partikkeli- Elinaika Rauta- suhde määrä ps pit.

1:1000000 1.4 41 2.7 1:100000 4.0 35 1:10000 2.0 22 1:1000 (5 s) 2.5 27 3.8 1:1000 (15 s) 3.6 28 1:1000 1.6 23 6.7 1:1000 (600 s) 2.7 20 12 1:100 4.6 20

Taulukon 1 perusteella suurilla laimennussuhteilla saadut tulokset ovat parempia kuin pienillä laimennussuhteilla saadut tulokset sekä partikkelimäärän, elinajan että rautapitoisuuden suhteen. Sen sijaan pesuajän pituudella ei näytä olevan selvää vaikutusta tuloksiin. Käytettäessä tekniikan tason mukaista ammoniakki-vetyperoksidipesua vertailuna saatiin pesun jälkeen arvot: 1.7 partikkelia, elinaika 5 ps ja rautapitoisuus 470. Tuloksen perusteella on erityisesti havaittavissa keksinnön mukaisen tavan paremmuus raudan poistossa.

Esimerkki 2

Esimerkin 1 mukaisesti suoritettiin partikkelimäärän, elinajan ja rautapitoisuuden mittaukset piikiekolle, jonka pesussa oli käytetty pesureagenssina typpihappoa laimennussuhteilla 1:105 ja 1:103. Tulokset mittauksista ovat taulukossa 2, jossa on käytetty eri mittaustuloksille samoja- yksiköitä kuin taulukossa 1.

5 97920

Laimennus- Partikkeli- Elinaika Rauta- suhde määrä ps pit.

’ 1:100000 1.8 30 4.9 1:1000 1.8 20 10.1

Taulukosta 2 nähdään, että laimeammalla (1:105) typpihappopitoisuudella saatiin paremmat tulokset, pitempi elinaika ja alhaisempi rautapitoisuus, kuin väkevämmällä typpihappopitoisuudella. Partikkelimäärään ei laimennussuhteen muutos vaikuttanut.

Esimerkki 3

Esimerkin 1 mukaisesti piikiekon pesussa käytettiin pesureagenssina etikkahappoa samoilla laimennussuhteilla 1:105 ja 1:103 kuin edellä esimerkissä 2 typpihappoa käytettäessä. Saadut mittaustulokset on esitetty taulukossa 3, jossa on käytetty samoja yksiköitä kuin edellä taulukoissa 1 ja 2.

Laimennus- Partikkeli- Elinaika Rauta- suhde määrä ps pit.

1:100000 1.1 35 6.1 1:1000 4.1 22

Kuten esimerkeissä 1 ja 2 myös tässä käytettäessä etikka-happoa pesureagenssina saatiin laimeammalla happopitoisuu-della paremmat tulokset kuin väkevämmällä pitoisuudella.

Esimerkki 4

Esimerkin 1 mukaisella koejärjestelyllä suoritettiin pii-kiekolle mittauksia piikiekon pinnalla olevan partikkeli-määrän, vähemmistövarauksenkuljettajien elinajan ja piikiekon rautapitoisuuden suhteen, kun pesu suoritettiin 97920 6 fluorivetyhappoa käyttäen. Mittaustulokset laimennussuhteille 1:105 ja 1:103 on esitetty taulukossa 4.

Laimennus- Partikkeli- Elinaika Rauta- suhde määrä ps pit.

1:100000 1.7 27 63 1:1000 2.0 65 15

Taulukon 4 mukaan fluorivetyhappoa käytettäessä väkevämmällä (1:103) happopitoisuudella saatiin paremmat tulokset sekä elinajan että rautapitoisuuden suhteen kuin laimeammalla happopitoisuudella. Lisäksi rautapitoisuus piikiekon pinnalla on olennaisesti suurempi kuin edellä olevissa esimerkeissä. Kuitenkin vähemmistövarauksenkuljettajien elinajan olennainen kasvu osoittaa muiden epäpuhtauksien, kuten kuparin poistumista piikiekon pinnalta.

Claims (6)

97920

1. Sätt att befria en halvledarprodukt frän partiklar som hamnat pä dess yta och frän metallisk och organisk kontamination, kännetecknatav att tvättningen av halvledarprodukten utgörs med en syra-vattenlösning med ett utspädningsförhällande mellan 1:106 och 1:104, företrädesvis mellan 1:105 och 1:104.

1. Tapa puolijohdevalmisteen puhdistamiseksi sen pintaan joutuneista partikkeleista sekä metallisesta ja orgaanisesta kontaminaatiosta, tunnettu siitä, että puolijohde-valmisteen pesu suoritetaan happo-vesiliuoksella, jonka laimennussuhde on välillä 1:106 - 1:104, edullisesti välillä 1:105- 1:104.

2. Sätt enligt patentkrav 1, kännetecknatav att tvättningen utgörs vid temperaturen mellan 15 och 40 °C, företrädesvis mellan 18 och 25 °C. 97920

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen tapa, tunnettu siitä, että pesu suoritetaan lämpötilassa 15 - 40 °C, edullisesti 18 - 25 °C.

3. Sätt enligt patentkraven 1 eller 2, känneteck-n a t av att syran utgöras av saltsyra.

3. Patenttivaatimusten 1 tai 2 mukainen tapa, tunnet-t u siitä, että happona käytetään suolahappoa.

4. Sätt enligt patentkraven 1 eller 2, känneteck-n a t av att syran utgöras av salpetersyra.

4. Patenttivaatimusten 1 tai 2 mukainen tapa, tunnet-t u siitä, että happona käytetään typpihappoa.

5. Sätt enligt patentkraven 1 eller 2, känneteck-n a t av att syran utgöras av ättiksyra.

5. Patenttivaatimusten 1 tai 2 mukainen tapa, tunnet-t u siitä, että happona käytetään etikkahappoa.

6. Patenttivaatimusten 1 tai 2 mukainen tapa, tunnet-t u siitä, että happona käytetään fluorivetyhappoa.

6. Sätt enligt patentkraven 1 eller 2, känneteck-n a t av att syran utgöras av fluorvätesyra.