RU2486287C2 - Method to treat surface of semiconductor plates and regeneration of etching solutions - Google Patents
Method to treat surface of semiconductor plates and regeneration of etching solutions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2486287C2 RU2486287C2 RU2011116980/02A RU2011116980A RU2486287C2 RU 2486287 C2 RU2486287 C2 RU 2486287C2 RU 2011116980/02 A RU2011116980/02 A RU 2011116980/02A RU 2011116980 A RU2011116980 A RU 2011116980A RU 2486287 C2 RU2486287 C2 RU 2486287C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- regeneration
- ozone
- bath
- etching
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к производству печатных плат, конкретно к очистке поверхности полупроводниковых пластин кремния от металлических загрязнений и регенерации травильных растворов, и может быть использовано в радиотехнической, электротехнической и другой отраслях для выделения металлических загрязнений из отработанных травильных растворов с последующим возвратом травильного раствора в процесс.The invention relates to the manufacture of printed circuit boards, specifically to cleaning the surface of silicon semiconductor wafers from metal contaminants and the regeneration of etching solutions, and can be used in radio engineering, electrical and other industries for the separation of metal contaminants from spent etching solutions with the subsequent return of the etching solution to the process.
Известно, что проблема удаления различного типа загрязнений с поверхности полупроводниковых пластин в технологии их изготовления актуальна в настоящее время. Одной из важных стадий является стадия удаления загрязнений в виде молекул, ионов и атомов, адсорбированных из растворов травителей, деионизованной воды, органических растворителей. Характер и закономерности адсорбционного процесса и количество адсорбированных примесей в травящих растворах сильно зависят от состояния поверхности, задаваемого степенью окисленности и гидратации поверхности, скорости растворения и величины электродного потенциала. Последние факторы зависят от состава и природы травителя и условий проведения травления. Максимально допустимый уровень адсорбции примесей на поверхности полупроводниковой пластины ≤10-12 ат/см2, поэтому необходимо применять реактивы с суммарным содержанием основных примесей 10-5-10-6% [1].It is known that the problem of removing various types of contaminants from the surface of semiconductor wafers in the technology for their manufacture is relevant at the present time. One of the important stages is the stage of removing contaminants in the form of molecules, ions and atoms adsorbed from solutions of etchants, deionized water, and organic solvents. The nature and patterns of the adsorption process and the amount of adsorbed impurities in the etching solutions strongly depend on the state of the surface, which is determined by the degree of oxidation and hydration of the surface, the dissolution rate, and the value of the electrode potential. The latter factors depend on the composition and nature of the etchant and the etching conditions. The maximum allowable level of adsorption of impurities on the surface of a semiconductor wafer is ≤10 -12 at / cm 2 , therefore it is necessary to use reagents with a total content of basic impurities of 10 -5 -10 -6 % [1].
Одна из основных трудностей заключается в сохранении этой степени чистоты при транспортировке, хранении и использовании реактивов и деионизованной воды.One of the main difficulties is to maintain this degree of purity during transportation, storage and use of reagents and deionized water.
Другая трудность - адсорбированные примеси тяжелых металлов (Cu, Fe и др.) отрицательно влияют на электрофизические характеристики поверхности полупроводниковых пластин, что сильно ухудшает параметры полупроводниковых приборов, вплоть до выхода из строя.Another difficulty is the adsorbed impurities of heavy metals (Cu, Fe, etc.) adversely affect the electrophysical characteristics of the surface of semiconductor wafers, which greatly degrades the parameters of semiconductor devices, up to failure.
Известно, что для удаления примесей тяжелых металлов с поверхности полупроводниковых пластин кремния используют следующую многостадийную схему [2]:It is known that to remove impurities of heavy metals from the surface of silicon semiconductor wafers, the following multi-stage scheme is used [2]:
Существенными недостатками данной технологии являются:Significant disadvantages of this technology are:
- многостадийность;- multi-stage;
- значительная энергоемкость, так как требуется нагрев травильных растворов до 100°C;- significant energy consumption, since it is required to heat the etching solutions to 100 ° C;
- низкая эффективность из-за большого расхода перекиси водорода в результате каталитического разложения при высоких температурах;- low efficiency due to the high consumption of hydrogen peroxide as a result of catalytic decomposition at high temperatures;
- значительные расходы соляной и азотной кислот из-за высокой летучести их паров при высоких температурах.- significant costs of hydrochloric and nitric acids due to the high volatility of their vapors at high temperatures.
Известен способ, по которому очищающий раствор содержит воду, перекись водорода, щелочное соединение и 2,2-бис-(гидроксиэтил)-(иминотрис)-(гидроксиметил/метан) в качестве хелатирующей добавки. Предпочтительно щелочное соединение выбрано из группы, состоящей из органического основания, аммиака, гидроксида аммония, гидроксида тетраметиламмония, более пердпочтительно из группы, состоящей из аммиака и гидроксида аммония. Хелатирующая добавка содержится в количестве 1000-3000 ppm (1-3 г/л). Способ включает обработку полупроводниковых субстратов очищающим раствором и высушивание указанного полупроводникового субстрата после промывки водой. Технический результат - повышение стабильности раствора при повышенной температуре и повышение степени очистки поверхности [3].A known method in which the cleaning solution contains water, hydrogen peroxide, an alkaline compound and 2,2-bis- (hydroxyethyl) - (iminotris) - (hydroxymethyl / methane) as a chelating agent. Preferably, the alkaline compound is selected from the group consisting of organic base, ammonia, ammonium hydroxide, tetramethyl ammonium hydroxide, more preferably from the group consisting of ammonia and ammonium hydroxide. The chelating additive is contained in an amount of 1000-3000 ppm (1-3 g / l). The method includes treating the semiconductor substrates with a cleaning solution and drying said semiconductor substrate after washing with water. The technical result is an increase in the stability of the solution at elevated temperature and an increase in the degree of surface cleaning [3].
Недостатки:Disadvantages:
- использование органических веществ экологически опасных;- the use of organic substances environmentally hazardous;
- сложный состав травильных растворов;- the complex composition of the etching solutions;
- высокие материальные затраты;- high material costs;
- сложна и затратна технология регенерации травильных растворов.- complicated and expensive technology for the regeneration of pickling solutions.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ, в котором применяются травильные растворы следующего состава: BHF - 63%, HF - 6%, NH4F - 30%, для удаления металлических (Cu, Fe) загрязнений с поверхности полупроводниковых пластин кремния [4].The closest in technical essence and the achieved result is a method in which etching solutions of the following composition are used: BHF - 63%, HF - 6%, NH 4 F - 30%, to remove metal (Cu, Fe) contaminants from the surface of silicon semiconductor wafers [four].
Недостатки:Disadvantages:
- отсутствие способа (технологии) регенерации травильных растворов;- lack of a method (technology) for the regeneration of etching solutions;
- значительные затраты на регенерацию травильных растворов.- significant costs for the regeneration of pickling solutions.
Задачей изобретения является разработка способа очистки поверхности полупроводниковых пластин от металлических загрязнений и регенерации отработанного травильного раствора для последующего его возврата в производство с проведением процесса регенерации без дополнительных затрат на реактивы и электроэнергию.The objective of the invention is to develop a method for cleaning the surface of semiconductor wafers from metal contaminants and regeneration of spent pickling solution for its subsequent return to production with the regeneration process without additional costs for reagents and electricity.
Данная задача достигается тем, что очистку поверхности полупроводниковых пластин от металлических загрязнений осуществляют травлением полупроводниковых пластин в ванне с раствором NH4HF2, непрерывно инжектируемым потоком озон-кислородной смеси с концентрацией озона 15,9%, и их промывку деионизованной водой. Регенерацию отработанного травильного раствора NH4HF2 осуществляют контактным осаждением ионов железа и меди на бракованные кремниевые пластины, помещаемые в ванну с упомянутым раствором, непрерывно инжектируемым потоком озон-кислородной смеси.This task is achieved in that the surface of the semiconductor wafers is cleaned of metal contaminants by etching the semiconductor wafers in a bath with a solution of NH 4 HF 2 , a continuously injected stream of ozone-oxygen mixture with an ozone concentration of 15.9%, and their washing with deionized water. The spent NH 4 HF 2 etching solution is regenerated by contact deposition of iron and copper ions onto defective silicon wafers placed in the bath with the said solution, continuously injected with an ozone-oxygen mixture stream.
ПримерExample
Образцы кремниевых пластин помещают в ванну с раствором NH4HF2, непрерывно инжектируемым потоком озон-кислородной смеси с концентрацией озона 15,9%. По истечении 20 минут образцы извлекаются из ванны и промываются деионизованной водой.Samples of silicon wafers are placed in a bath with a solution of NH 4 HF 2 , a continuously injected stream of ozone-oxygen mixture with an ozone concentration of 15.9%. After 20 minutes, the samples are removed from the bath and washed with deionized water.
Поверхность образцов кремния исследовалась методом масс-спекетрометрии вторичных ионов. На фиг.1 представлен масс-спектр вторичных (положительных и отрицательных) ионов.The surface of silicon samples was studied by secondary ion mass spectrometry. Figure 1 presents the mass spectrum of the secondary (positive and negative) ions.
На масс-спектрах вторичных ионов регистрируются следующие основные фрагменты с М/е: 12 - C-; 13 - CH-; 16 - O-; 17 - OH-; 19 - F-; 24 - СС+; 40 - Si-C+. Отсутствуют фрагменты с М/е: 55,8 - Fe+, 63,5 - Cu+.The following main fragments with M / e are recorded on the mass spectra of secondary ions: 12 - C - ; 13 - CH - ; 16 - O - ; 17 - OH - ; 19 - F - ; 24 - SS + ; 40 - Si-C + . There are no fragments with M / e: 55.8 - Fe + , 63.5 - Cu + .
Таким образом, травильные растворы NH4HF2, активированные озоном, позволяют очистить поверхность кремниевых пластин от металлических загрязнений.Thus, the etching solutions of NH 4 HF 2 activated by ozone make it possible to clean the surface of silicon wafers from metal contaminants.
После насыщения травильного раствора металлическими загрязнениями (Cu+2, Fe+3) осуществляют регенерацию отработанного травильного раствора NH4HF2 контактным осаждением ионов железа и меди на бракованные кремниевые пластины, помещаемые в ванну с упомянутым раствором, непрерывно инжектируемым потоком озон-кислородной смеси. При регенерации бракованные кремниевые пластины выдерживают в растворе в течение 30 минут и более. На фиг.2 даны окислительно-восстановительные потенциалы ионов Cu+2, Fe+3 в растворе при непрерывном инжектировании потока озон-кислородной смеси.After saturation of the etching solution with metallic impurities (Cu + 2 , Fe +3 ), the spent NH 4 HF 2 etching solution is regenerated by contact deposition of iron and copper ions on the defective silicon wafers placed in the bath with the solution, continuously injected with an ozone-oxygen mixture stream. During regeneration, defective silicon wafers are kept in solution for 30 minutes or more. Figure 2 shows the redox potentials of ions Cu +2 , Fe +3 in solution with continuous injection of a stream of ozone-oxygen mixture.
Окислительно-восстановительные потенциалы ионов Cu+2 - кривая 1 и Fe+3 - кривая 2 в растворах при непрерывном инжектировании потока озон-кислордной смеси.The redox potentials of Cu + 2 ions - curve 1 and Fe +3 -
Как видим, ионы Cu+2, Fe+3 имеют высокие электроположительные потенциалы и самопроизвольно контактно осаждаются на кремниевых пластинах, имеющих более отрицательный потенциал, равный -0,4 В. Визуально наблюдается достаточно высокая толщина осажденных металлов.As you can see, Cu + 2 , Fe +3 ions have high electropositive potentials and spontaneously contact deposition on silicon wafers having a more negative potential of -0.4 V. A fairly high thickness of the deposited metals is visually observed.
Таким образом, предлагается замкнутая технология очистки поверхности пластин кремния от металлических загрязнений Cu+2, Fe+3 и регенерации отработанных травильных растворов с минимальным расходом химикатов.Thus, a closed-loop technology for cleaning the surface of silicon wafers from metal contamination of Cu +2 , Fe +3 and regeneration of spent pickling solutions with a minimum of chemical consumption is proposed.
Использованные источникиUsed sources
1. О.К.Мокеев, А.С.Романов. Химическая обработка и фотолитография в производстве полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. М. Высшая школа, 1986 г.1. O.K. Mokeev, A.S. Romanov. Chemical processing and photolithography in the manufacture of semiconductor devices and integrated circuits. M. Higher School, 1986
2. T.Takebe // J. Electrochem. Soc. 1992, v.139, p.1195.2. T. Takebe // J. Electrochem. Soc. 1992, v. 139, p. 1195.
3. Бернер Марк, Килиан Рудольф, Райн Рудольф, Арнольд Луция, Шустер Михаэль, Леопольд Александер. Патент №2329298, C11D 7/18, «Обработка поверхности полупроводников и используемая при этом смесь», опубл. 20.07.2008.3. Berner Mark, Kilian Rudolph, Rain Rudolph, Arnold Lucius, Schuster Michael, Leopold Alexander. Patent No. 23219298, C11D 7/18, "Surface treatment of semiconductors and the mixture used in this", publ. 07/20/2008.
4. T.Ohmi, J. Electrochem. Soc. 1992, v.139, p.3317, «Metallic impurities segregation at the interface between win Si water and liquid during wet cleaning».4. T. Ohmi, J. Electrochem. Soc. 1992, v. 139, p. 3317, “Metallic impurities segregation at the interface between win Si water and liquid during wet cleaning”.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011116980/02A RU2486287C2 (en) | 2011-04-29 | 2011-04-29 | Method to treat surface of semiconductor plates and regeneration of etching solutions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011116980/02A RU2486287C2 (en) | 2011-04-29 | 2011-04-29 | Method to treat surface of semiconductor plates and regeneration of etching solutions |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011116980A RU2011116980A (en) | 2012-11-10 |
RU2486287C2 true RU2486287C2 (en) | 2013-06-27 |
Family
ID=47321879
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011116980/02A RU2486287C2 (en) | 2011-04-29 | 2011-04-29 | Method to treat surface of semiconductor plates and regeneration of etching solutions |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2486287C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2228168A1 (en) * | 1995-08-23 | 1997-03-06 | Ictop Entwicklungs Gmbh | Procedure for drying silicon |
KR100335557B1 (en) * | 1995-03-10 | 2002-05-08 | 니시무로 타이죠 | Surface processing apparatus of semiconduc tor substrate |
DE20207373U1 (en) * | 2002-05-10 | 2003-06-12 | Toepfer Ct Essen Gmbh | Composition used for surface treatment, preferably etching or roughening to give nonslip finish on, e.g., stone, ceramics, paving, glass, sanitary ware, tiles or facade, is obtained by mixing aqueous hydrogen fluoride and ammonia solutions |
DE102006040830A1 (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-06 | Wacker Chemie Ag | Process for working up an etching mixture obtained in the production of high-purity silicon |
RU2329298C2 (en) * | 2002-11-05 | 2008-07-20 | Басф Акциенгезельшафт | Treatment of semiconductor surfaces and mixture used in process |
-
2011
- 2011-04-29 RU RU2011116980/02A patent/RU2486287C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100335557B1 (en) * | 1995-03-10 | 2002-05-08 | 니시무로 타이죠 | Surface processing apparatus of semiconduc tor substrate |
CA2228168A1 (en) * | 1995-08-23 | 1997-03-06 | Ictop Entwicklungs Gmbh | Procedure for drying silicon |
DE20207373U1 (en) * | 2002-05-10 | 2003-06-12 | Toepfer Ct Essen Gmbh | Composition used for surface treatment, preferably etching or roughening to give nonslip finish on, e.g., stone, ceramics, paving, glass, sanitary ware, tiles or facade, is obtained by mixing aqueous hydrogen fluoride and ammonia solutions |
RU2329298C2 (en) * | 2002-11-05 | 2008-07-20 | Басф Акциенгезельшафт | Treatment of semiconductor surfaces and mixture used in process |
DE102006040830A1 (en) * | 2006-08-31 | 2008-03-06 | Wacker Chemie Ag | Process for working up an etching mixture obtained in the production of high-purity silicon |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011116980A (en) | 2012-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Reinhardt et al. | Handbook for cleaning for semiconductor manufacturing: fundamentals and applications | |
US6513538B2 (en) | Method of removing contaminants from integrated circuit substrates using cleaning solutions | |
JP2743823B2 (en) | Semiconductor substrate wet treatment method | |
CN101152652B (en) | Method for cleaning surface of anodize parts | |
ATE429480T1 (en) | IMPROVED ACID CHEMISTRY FOR CMP CLEANUP | |
TW200614362A (en) | Cleaning liquid and cleaning method | |
JPH09153473A (en) | Wet processing method | |
RU2329298C2 (en) | Treatment of semiconductor surfaces and mixture used in process | |
JP3957264B2 (en) | Semiconductor substrate cleaning method | |
KR101643124B1 (en) | Cleaning water for wafer and method for cleaning wafer | |
JP6969750B2 (en) | Hydrogen carbonate water and cleaning method using it | |
RU2486287C2 (en) | Method to treat surface of semiconductor plates and regeneration of etching solutions | |
JP3957268B2 (en) | Semiconductor substrate cleaning method | |
KR100784938B1 (en) | Composition for cleaning semiconductor device | |
JP2002118085A (en) | Substrate-treating method and apparatus therefor | |
RU2319252C2 (en) | Method for cleaning silicon substrate surfaces | |
US9797046B2 (en) | Method for etching metal or metal oxide by ozone water, method for smoothing surface of metal or metal oxide by ozone water, and patterning method using ozone water | |
CN108022827B (en) | Silicon carbide metal pollution treatment method | |
RU2495512C2 (en) | Method of cleaning surface of semiconductor plates | |
JPH11340182A (en) | Cleaning agent for semiconductor surface, and method for cleaning | |
KR100415261B1 (en) | Electronic display device and cleaning and etching composition for substrate | |
RU2109087C1 (en) | Method for cleaning metal surface | |
Knotter | The chemistry of wet cleaning | |
RU2118013C1 (en) | Method for continuous chemical liquid cleaning of surfaces of primarily semiconductor plates | |
RU2139593C1 (en) | Method for continuous chemical liquid cleaning of polymer-covered surfaces of parts, primarily semiconductor plates |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20140320 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160430 |