59
Требования к кремниевым пластинам. Групповая кремниевая заготовка
всегда представляет собой круглую плоскопараллельную пластину диаметром до
150 мм и толщиной (в зависимости от диаметра) до 1 мм. Последующие
термическая и фотолитографическая обработки для создания структур ИМС
обусловливают определенные требования, предъявляемые к геометрическим и
структурным параметрам пластин:
1) необходимо, чтобы пластины имели совершенную кристаллическую решетку
как по объему,
так и в поверхностном слое, так как нарушения структуры в
поверхностном слое, будучи следствием механической обработки, могут вызвать
появление дефектов (дислокации, дефектов упаковки) в эпитаксиальном слое или
исказить фронт диффузии. Плотность дислокации должна быть не более 10 см
-2
;
2) шероховатость поверхности пластины должна быть не ниже 14б—14в классов
(R
z
=0,05…0,032 мкм). Высота микронеровностей — в несколько раз меньше
толщины пленки фоторезиста, наносимого на этапе фотолитографии: это уменьшает
вероятность появления локальных дефектов вытравленного рисунка;
3) прогиб пластин должен быть не более 8 — 10 мкм. Прогиб обычно обусловлен
разностью остаточных напряжений на сторонах пластины и проявляется после
разрезания слитка на пластины. Возникающий в результате зазор между
пластиной
и фотошаблоном при контактной фотолитографии приводит к дифракции света и
искажению рисунка фотомаски. При эпитаксиальном наращивании неплотный
контакт подложки с нагревателем приводит к неравномерному ее нагреву и
соответственно к неодинаковым свойствам эпитаксиального слоя в пределах
пластины;
4) неплоскостность и неплоскопараллельность (клиновидность) пластин должна
быть выдержана в пределах ±10 мкм. Влияние этих
параметров такое же, как и
прогиба;
5) разориентация поверхности относительно заданной кристаллографической
плоскости должна быть не хуже ±1°. Кристаллографическая ориентация определяет
скорость эпитаксии, диффузии, окисления, травления и, следовательно,
воспроизводимость результатов этих процессов. Перед разрезкой на пластины
монокристаллический слиток должен быть достаточно точно ориентирован
относительно режущего инструмента;
6) разнотолщинность пластин в пределах партии
не должна превышать ±(5…8)
мкм, отклонение по диаметру ±0,5 мм. Эти параметры обеспечивают идентичность
геометрии пластин при многоместной их обработке в газовых потоках (эпитаксия,
диффузия, окисление и т. п.) и определяют воспроизводимость результатов в
пределах партии. Идентичность геометрии облегчает также автоматизацию подачи и
ориентирования пластин при выполнении некоторых операций;
7) пластины должны иметь
технологические элементы: базовый срез и фаску.
Базовый срез указывает направление наивыгоднейшего расположения
кристаллов с точки зрения качества разделения пластины, получения канавок
заданного профиля при анизотропном травлении. На втором и последующих циклах
совмещения с фотошаблоном он служит ориентиром для правильной установки
пластины. Базовый срез образуется в результате снятия лыски с цилиндрического
слитка и последующей разрезки его на пластины.
Фаска по контуру подложки повышает качество выполнения ряда операций. В
частности, на операциях эпитаксиального наращивания и нанесения фотослоя
центрифугированием уменьшаются размеры (или полностью исключается
образование) краевого валика, что обеспечивает более плотное прилегание
фотошаблона к пластине.