Способ одностороннего травления пластин полупроводниковых материалов
Патент 1086997
Авторы
Классы МПК
Способ одностороннего травления пластин полупроводниковых материалов
Реферат
1. Способ одностороннего травления пластин полупроводниковых материалов, включающий нанесение защитного покрытия на рабочую сторону пластины, утоньшение химической или механической обработкой, удаление защитного покрытия, отличающийся тем, что, с целью исключения возможности разрушения пластин и увеличения процента выхода годных, защитное покрытие наносят тремя слоями, первый из которых состоит из полимерного материала, растворимого в органических растворителях, второй - из металла и третий - из другого полимерного материала, который химически стоек к растворителям первого, а удаление покрытия осуществляют растворителем первого полимерного материала.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве первого слоя используют пленку негативного фоторезиста толщиной 0,8 - 1,0 мкм, в качестве второго слоя - пленку металла толщиной 0,4 - 0,5 мкм, в качестве третьего слоя - пленку лака ХВ-784 толщиной 50 - 80 мкм. Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано в технологии изготовления полупроводниковых приборов и интегральных схем. Известен способ травления полупроводниковых пластин, включающий нанесение защитного покрытия на рабочую сторону пластины, утоньшение пластин механической обработкой, удаление защитного покрытия [1] В данном способе полупроводниковую пластину защищают со стороны, где находятся рабочие структуры, лаком типа ХВ-784, утоньшают на шлифовально-полировальных головках, после чего механическим путем удаляют лак. Однако этот способ непригоден для пластин большого диаметра или для очень хрупких полупроводников типа арсенида галлия, так как при снятии лака пластины разрушаются. Известен также способ утоньшения полупроводниковых пластин, включающий нанесение защитного покрытия на рабочую сторону пластины, утоньшение пластины механической обработкой, удаление защитного покрытия [2] В этом способе на рабочую сторону пластины наносят защитное покрытие из фоторезиста или полимера с аналогичными механическими свойствами, например винилацетата, шлифуют и полируют обратную сторону, после чего механически отделяют защитный слой. Однако и данный способ не исключает возможности разрушения пластин как при шлифовке, так и при снятии защитного покрытия, особенно при толщинах пластин 120-130 мкм и диаметра более 40 мм. Наиболее близким техническим решением к предложенному является способ одностороннего травления пластин полупроводникового материала, включающий нанесение защитного покрытия на рабочую сторону пластин, утоньшение химической или механической обработкой и удаление защитного покрытия [3] В данном способе на рабочую сторону полупроводниковой пластины наносят однослойное полимерное защитное покрытие, которое после утоньшения пластины травлением удаляют в растворителе. Недостатком этого способа является трудность создания полимерного покрытия достаточной толщины и химически стойкого. Трудно также удалить такое покрытие, так как для этого необходимо специальное оборудование с кистьевой мойкой с большим расходом реактивов или химикодинамическая отмывка (кипячение с интенсивным перемешиванием раствора). Кроме того, эти способа приводят к разрушению пластин и снижению выхода годных рабочих структур, особенно пластин диаметром более 40 мм и конечной толщиной пластины 120-130 мкм. Целью настоящего изобретения является исключение возможности разрушения пластин и увеличения процента выхода годных. Поставленная цель достигается тем, что в способе одностороннего травления пластин полупроводникового материала, включающем нанесение защитного покрытия на рабочую сторону пластины, утоньшение химической или механической обработкой, удаление защитного покрытия, защитное покрытие наносят тремя слоями, первый из которых состоит из полимерного материала, растворимого в органических растворителях, второй из металла и третий из другого полимерного материала, который химически стоек к растворителям первого, а удаление покрытия осуществляют растворением первого полимерного материала; в качестве первого слоя используют пленку негативного фоторезиста толщиной 0,8-1,0 мкм, в качестве второго слоя пленку металла толщиной 0,4-0,5 мкм, в качестве третьего слоя пленку лака ХВ-784 толщиной 50-80 мкм. Толщина каждого слоя выбирается в зависимости от материала, из которого он выполнен, и химических реагентов, применяемых для растворения первого полимерного слоя и травления полупроводниковой пластины в случае химического утонения. При этом первый слой является вспомогательным и должен быть достаточно тонким (прядка 0,8-1,0 мкм), чтобы полностью раствориться, не оставляя следов на пластине. При толщинах менее 0,8 мкм металлический слой попадает на поверхность пластины и затрудняет отделение всей композиции, при толщине более 1 мкм затрудняется удаление первого слоя. Металлический слой служит разделительным слоем и толщина его выбирается такой, чтобы исключить взаимоперемешивание полимерных слоев при их нанесении. Второй полимерный слой выполняет основную защитную функцию, и толщина его выбирается из условия надежной защиты рабочей поверхности от воздействия применяемых агрессивных веществ. Толщина слоя металла должна быть не менее 0,40 мкм, поскольку при меньших толщинах происходит взаимное перемешивание 1-го и 3-го слоев, что усложняет удаление покрытия, при толщине металла более 0,5 мкм вследствие внутренних напряжений, возникающих на границе металл-полимерный 1-й слой, возможно его отслаивание от пластины. Толщина третьего слоя равна 50-80 мин и выбирается из следующих соображений. При толщинах этого слоя менее 50 мкм возможно подтравливание металлическго слоя, что приводит к затеканию травильного раствора на рабочую сторону пластины и уменьшению выхода годных. При толщине 3-го слоя более 80 мкм напряжения, развивающиеся в слое полимерного покрытия, приводят к его отслаиванию от подложки и повреждению травителем рабочей стороны пластины. Способ опробован для утонения пластин арсенида галлия в производстве транзисторов АР321А-2. Исходные пластины арсенида галлия диаметром 40 мм имели толщину 300 мм. Пример 1. В качестве первого слоя на рабочую сторону пластин наносят на центрифуге слой негативного фоторезиста толщиной 0,8 мкм, который затем сушат при температуре +80oС в течение 1 ч. В качестве второго слоя напыляют алюминий в вакууме толщиной 0,4 мкм на холодную подложку. Третий, основной, слой в виде лака типа ХВ-784 толщиной 50 мкм наносят вручную и сушат при температуре +80oС в течение 1 ч. Травление пластин производят химически до толщины 100-110 мкм в травителе 1:1 HNO3 (60%) H2O2 (30% ) при перемешивании травителя кварцевой мешалкой со скоростью вращения 60 об/мин. Удаление защитного покрытия производят в бензине марки "калоша" за 2-3 ч, при этом слой негативного фоторезиста полностью растворяется, при этом происходит самоотделение слоя алюминия и лака ХВ-784. При использовании данного способа из 30 пластин, утоньшенных до 100-110 мкм, все пластины остались целыми, в то же время партия, обработанная параллельно по серийной технологии, имела до 50% брака. Пример 2. В качестве первого слоя на рабочую сторону пластин наносят на центрифуге слой негативного фоторезиста толщиной 1 мкм, толщины остальных слоев как в примере 1. В партии из 25 пластин, утоньшенных до 100-110 мкм, все пластины остались целыми, в параллельной партии по серийной технологии разрушилось 10 пластин из 25 шт. Пример 3. Толщина первого слоя 1,0 мкм, слоя металла 0,5 мкм, третьего слоя 50 мкм. Все 30 шт. пластин остались целыми при утоньшении до 100-110 мкм. Пример 4. Толщина первого слоя 1,0 мкм, второго 0,5 мкм, третьего 80 мкм. После утоньшения до 100-110 мкм все 32 пластины остались целыми, в то время в контрольной изготовленной по серийной технологии партии разрушилось 8 пластин из 20 шт. Пример 5. Толщина первого слоя 2,0 мкм, толщины остальных слоев как в примере 4, после травления и удаления покрытия на пластине остались следы фоторезиста. При дополнительной отмывке разрушалось 14 пластин из 30 шт. Пример 6. Толщина 2-го слоя 2,5 мкм, толщина 3-го слоя 120 мкм, толщина 1-го слоя 0,8 мкм. При травлении произошло изгибание пластины и сползание покрытия с рабочей стороны. Произошло травление транзисторных структур. Все 5 пластин из партии ушли в брак. Применение способа для утоньшения пластин диаметром до 100 и более миллиметров (например кремниевых) даст еще более значительный экономический эффект. Таким образом, использование настоящего способа позволяет значительно увеличить процент выхода годных полупроводниковых пластин на операции одностороннего травления, что ведет к экономии исходных пластин, трудоэнергозатрат на прохождение дорогостоящего технологического цикла изготовления транзисторов и интегральных схем.
Формула изобретения
1. Способ одностороннего травления пластин полупроводниковых материалов, включающий нанесение защитного покрытия на рабочую сторону пластины, утоньшение химической или механической обработкой, удаление защитного покрытия, отличающийся тем, что, с целью исключения возможности разрушения пластин и увеличения процента выхода годных, защитное покрытие наносят тремя слоями, первый из которых состоит из полимерного материала, растворимого в органических растворителях, второй из металла и третий из другого полимерного материала, который химически стоек к растворителям первого, а удаление покрытия осуществляют растворителем первого полимерного материала. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве первого слоя используют пленку негативного фоторезиста толщиной 0,8 1,0 мкм, в качестве второго слоя пленку металла толщиной 0,4 0,5 мкм, в качестве третьего слоя пленку лака ХВ-784 толщиной 50 80 мкм.MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Номер и год публикации бюллетеня: 36-2000
Извещение опубликовано: 27.12.2000