RU2545295C1 - Method for chemical-mechanical polishing of gallium arsenide plates - Google Patents
Method for chemical-mechanical polishing of gallium arsenide plates Download PDFInfo
- Publication number
- RU2545295C1 RU2545295C1 RU2014103552/05A RU2014103552A RU2545295C1 RU 2545295 C1 RU2545295 C1 RU 2545295C1 RU 2014103552/05 A RU2014103552/05 A RU 2014103552/05A RU 2014103552 A RU2014103552 A RU 2014103552A RU 2545295 C1 RU2545295 C1 RU 2545295C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polishing
- chemical
- gallium arsenide
- tartaric acid
- ethylene glycol
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области обработки полупроводниковых материалов, а именно к химико-механическому способу (ХМП) полировки пластин арсенида галлия. Изобретение обеспечивает высокое качество поверхности и может быть использовано в технологии изготовления приборов, в том числе матричных большого формата на основе арсенида галлия.The invention relates to the field of processing of semiconductor materials, and in particular to a chemical-mechanical method (CMP) for polishing gallium arsenide plates. The invention provides high surface quality and can be used in the technology of manufacturing devices, including large-format matrix ones based on gallium arsenide.
Известны способы химико-механического полирования арсенида галлия [RU 2007784], в которых используют следующие составы:Known methods of chemical-mechanical polishing of gallium arsenide [RU 2007784], which use the following compositions:
первый состав: после алмазного полирования пластины обрабатывают в растворе, содержащем сульфаминовую кислоту и цеолит NaA. Матовость поверхности удаляется путем суперфинишной ХМП;first composition: after diamond polishing, the plates are treated in a solution containing sulfamic acid and zeolite NaA. The matte surface is removed by superfinishing CMP;
второй состав: после алмазного полирования используется состав, содержащий водный раствор углекислого аммония, железосинеродистый калий, силиказоль, 30% двуокиси кремния. Полировальником является безворсовая лавсановая ткань.second composition: after diamond polishing, a composition containing an aqueous solution of ammonium carbonate, potassium iron-hydrogen sulfide, silica sol, 30% silicon dioxide is used. Polishing pad is lint-free lavsan fabric.
Известен способ химико-механического полирования полупроводниковых материалов [RU 2457574], содержащий частицы абразива - цеолита NaX с размером зерна 15.0-20.0 мкм или частицы диоксида кремния, средний размер которых составляет 10.0-1000.0 нм, йод в спиртовом растворе - 0.1-1.0 мас.%, при этом содержание спиртового йода в композиции составляет 1.0-5.0 мас.%.A known method of chemical-mechanical polishing of semiconductor materials [RU 2457574], containing particles of abrasive - zeolite NaX with a grain size of 15.0-20.0 microns or particles of silicon dioxide, the average size of which is 10.0-1000.0 nm, iodine in an alcohol solution is 0.1-1.0 wt. %, while the content of alcohol iodine in the composition is 1.0-5.0 wt.%.
Недостатками этих способов являются многостадийные процессы полировки с использованием абразивных материалов, что приводит к усложнению технологии обработки и созданию на поверхности дефектов.The disadvantages of these methods are multi-stage polishing processes using abrasive materials, which leads to a complication of processing technology and the creation of defects on the surface.
Известен способ химико-механической полировки арсенида галлия [RU 1715133], содержащий в качестве абразива натриевый цеолит на первом этапе, силиказоль - на втором этапе, при следующем соотношении компонентов, мас.%: абразив 10.0-20.0, сульфаминовая кислота 1.3-2.8, пероксид водорода 15.0-28.0, сульфанол 0.01-0.8, вода остальное.A known method of chemical-mechanical polishing of gallium arsenide [RU 1715133], containing as an abrasive sodium zeolite in the first stage, silica sol in the second stage, in the following ratio of components, wt.%: Abrasive 10.0-20.0, sulfamic acid 1.3-2.8, peroxide hydrogen 15.0-28.0, sulfanol 0.01-0.8, water the rest.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ химико-механического полирования арсенида галлия [RU 1715133], в котором для получения высокой плоскостности поверхности полирование проводится в два этапа, причем в качестве окислителя используют пероксид водорода, в качестве поверхностно-активного вещества используют сульфазол, при следующем соотношении компонентов, мас.%: абразив 10.0-20.0, сульфаминовая кислота 1.30-2.80, пероксид водорода (30%) 15.0-28.0, сульфазол 0.01-0.80, вода остальное. На первом этапе применяют в качестве абразива натриевый цеолит, затем силиказоль, причем на первом этапе удаляют 80-95% припуска, на втором - 5-20% припуска.Closest to the proposed technical solution is a method of chemical-mechanical polishing of gallium arsenide [RU 1715133], in which polishing is carried out in two stages to obtain a high flatness of the surface, moreover, hydrogen peroxide is used as an oxidizing agent, sulfazole is used as a surfactant, with the following ratio of components, wt.%: abrasive 10.0-20.0, sulfamic acid 1.30-2.80, hydrogen peroxide (30%) 15.0-28.0, sulfazole 0.01-0.80, water the rest. At the first stage, sodium zeolite is used as an abrasive, then silicasol, and at the first stage 80-95% of the allowance is removed, at the second - 5-20% of the allowance.
Изобретение имеет недостаток, так как предполагает обработку в два этапа на одном и том же полировальнике, причем при проведении второго этапа требуется тщательная промывка полировальника, планшайбы и пластин для удаления натриевого цеолита, содержащегося в композиции первого этапа, - это трудоемкий процесс, и трудно определить время полного перехода от одного абразива к другому в условиях непрерывного взаимодействия полировальника с двумя полирующими составами. Еще один недостаток абразивных композиций для химико-механического полирования заключается в том, что они приводят к созданию в обрабатываемом материале примесно-дефектных комплексов, которые являются эффективными центрами зарождения кластеров. Кроме того, в обработке абразивными материалами даже незначительные по размеру частицы могут создавать в материалах с низкой микротвердостью зоны с пластической деформацией, которые снижают параметры приборов.The invention has a drawback, since it involves processing in two stages on the same polishing pad, and during the second stage, thoroughly washing the polishing pad, faceplate and plates to remove the sodium zeolite contained in the composition of the first stage is a laborious process and it is difficult to determine the time of a complete transition from one abrasive to another under conditions of continuous interaction of the polishing pad with two polishing compounds. Another disadvantage of abrasive compositions for chemical-mechanical polishing is that they lead to the creation of impurity-defect complexes in the processed material, which are effective centers of cluster nucleation. In addition, in processing with abrasive materials, even particles of small size can create zones with plastic deformation in materials with low microhardness, which reduce the parameters of the devices.
Цель изобретения - устранение обработки в два этапа с помощью полирующей композиции, не содержащей абразив, и уменьшение дефектности поверхности обрабатываемого материала.The purpose of the invention is the elimination of processing in two stages using a polishing composition that does not contain abrasive, and reducing the surface imperfection of the processed material.
Поставленная цель достигается тем, что осуществляют обработку пластин вращающимся полировальником и полирующим составом, содержащим пероксид водорода, винную кислоту, этиленгликоль и деионизованнную воду. С целью устранения обработки в два этапа и упрощения процесса полирования при сохранения качества поверхности полирование проводят полирующим составом, не содержащим абразива, а в качестве комплексообразователя используют винную кислоту, в качестве смазывающей добавки - этиленгликоль, при следующем содержании компонентов в полирующем составе, об.%:This goal is achieved by the fact that they carry out the processing of the plates with a rotating polisher and a polishing composition containing hydrogen peroxide, tartaric acid, ethylene glycol and deionized water. In order to eliminate the processing in two stages and simplify the polishing process while maintaining the surface quality, polishing is carried out with a polishing composition that does not contain abrasive, and tartaric acid is used as a complexing agent, ethylene glycol is used as a lubricant, with the following components in the polishing composition, vol.% :
Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в способе химико-механического полирования пластин арсенида галлия, включающем воздействие на пластины полировальника и полирующего состава, в качестве окислителя используют пероксид водорода, в качестве комплексообразователя - винную кислоту, в качестве смазывающей добавки - этиленгликоль. Химико-механическое полирование ведут на одном и том же полировальнике в один этап при давлении на пластину 4.3-7.5 кПа, скорости вращения полировальника 20 об/мин. Скорость съема материала составляет 0.4-1.2 мкм/мин в полирующем составе при следующем соотношении компонентов, об %: пероксид водорода 7.0-70.0, винная кислота (30%) 7.0-60.0, этиленгликоль 5.0-15.0, деионизованная вода - остальное. В предлагаемом способе полировки эффект достигается тем, что при использовании полирующего состава на поверхности арсенида галлия образуется пассивная пленка, состоящая из продуктов взаимодействия полирующего состава и арсенида галлия, которая легко удаляется тканевой поверхностью мягких полировальников в отсутствие абразивных материалов.The essence of the claimed invention lies in the fact that in the method of chemical-mechanical polishing of gallium arsenide plates, including exposure to polishing pad and polishing composition, hydrogen peroxide is used as an oxidizing agent, tartaric acid is used as a complexing agent, ethylene glycol is used as a lubricating additive. Chemical-mechanical polishing is carried out on the same polishing pad in one step at a plate pressure of 4.3-7.5 kPa, the polishing pad rotation speed of 20 rpm. The material removal rate is 0.4-1.2 μm / min in the polishing composition with the following ratio of components, vol%: hydrogen peroxide 7.0-70.0, tartaric acid (30%) 7.0-60.0, ethylene glycol 5.0-15.0, deionized water - the rest. In the proposed polishing method, the effect is achieved by using a polishing composition on the surface of gallium arsenide a passive film is formed, consisting of the interaction products of the polishing composition and gallium arsenide, which is easily removed by the fabric surface of soft polishers in the absence of abrasive materials.
Пример №1. Проводят химико-механическое полирование пластин арсенида галлия. Для приготовления одного литра полирующего состава в емкость наливают 630 мл пероксида водорода, 200 мл 30%-ного водного раствора винной кислоты, 100 мл этиленгликоля, деионизованная вода остальное. Скорость съема составляет 0.8 мкм/мин при давлении на пластину 4.3-7.5 кПа.Example No. 1. Chemical-mechanical polishing of gallium arsenide plates is carried out. To prepare one liter of polishing composition, 630 ml of hydrogen peroxide, 200 ml of a 30% aqueous solution of tartaric acid, 100 ml of ethylene glycol are poured into the container, the rest is deionized. The removal rate is 0.8 μm / min at a plate pressure of 4.3-7.5 kPa.
Пример №2. Проводят химико-механическое полирование пластин арсенида галлия. Для приготовления одного литра полирующего состава в емкость наливают 430 мл пероксида водорода, 400 мл 30%-ного водного раствора винной кислоты, 100 мл этиленгликоля, деионизованная вода остальное. Скорость съема составляет 1.2 мкм/мин при давлении на пластину 4,3 кПа.Example No. 2. Chemical-mechanical polishing of gallium arsenide plates is carried out. To prepare one liter of polishing composition, 430 ml of hydrogen peroxide, 400 ml of a 30% aqueous solution of tartaric acid, 100 ml of ethylene glycol are poured into a container, the rest is deionized. The removal rate is 1.2 μm / min with a plate pressure of 4.3 kPa.
Пример №3. Проводят химико-механическое полирование пластин арсенида галлия. Для приготовления одного литра полирующего состава в емкость наливают 700 мл пероксида водорода, 130 мл 30%-ного водного раствора винной кислоты, 100 мл этиленгликоля, деионизованная вода остальное. Скорость съема составляет 0.4 мкм/мин при давлении на пластину 7.5 кПа.Example No. 3. Chemical-mechanical polishing of gallium arsenide plates is carried out. To prepare one liter of polishing composition, 700 ml of hydrogen peroxide, 130 ml of a 30% aqueous solution of tartaric acid, 100 ml of ethylene glycol are poured into a container, the rest is deionized. The removal rate is 0.4 μm / min at a plate pressure of 7.5 kPa.
Пример №1 показывает, что скорость съема не зависит от давления на пластину в указанном диапазоне. Из примеров также видно, что при увеличении соотношения концентрации пероксида водорода к концентрации винной кислоты в растворе скорость съема уменьшается.Example No. 1 shows that the removal rate does not depend on the pressure on the plate in the specified range. The examples also show that with an increase in the ratio of the concentration of hydrogen peroxide to the concentration of tartaric acid in solution, the removal rate decreases.
Остальные составы полирующих растворов, использованных при химико-механическом полировании, приведены в таблице.The remaining compositions of polishing solutions used in chemical-mechanical polishing are shown in the table.
Во всех примерах для химико-механической полировки использовался станок с рабочим столом диаметром 220 мм, на котором закреплялся батист. Батист перед химико-механической полировкой смачивался рабочим раствором в течение 1-2 минут. Скорость вращения полировальника 20 об/мин. Пластина арсенида галлия помещается в приспособление, которое устанавливается на рабочий стол полировальника. Скорость подачи раствора в зону полирования - 15.0-20.0 мл/мин. По окончании полирования пластину промывают в проточной деионизованнной воде в течение 5 минут и сушат на центрифуге.In all examples, a machine with a working table with a diameter of 220 mm, on which a cambric was fixed, was used for chemical-mechanical polishing. The cambric before the chemical-mechanical polishing was wetted with a working solution for 1-2 minutes. Polishing pad rotation speed 20 rpm. The gallium arsenide plate is placed in the device, which is installed on the desktop of the polishing pad. The feed rate of the solution into the polishing zone is 15.0-20.0 ml / min. After polishing, the plate is washed in running deionized water for 5 minutes and dried in a centrifuge.
Все пластины после обработки имели зеркальную поверхность 14 класса чистоты по ГОСТ 11141-84, без рисок и окисной пленки. На фиг.1 представлен профиль поверхности пластины арсенида галлия после шлифовки, до обработки ХМП. Среднее отклонение профиля составляет 2 мкм. На фиг.2 - профиль поверхности, обработанной способом ХМП, после съема слоя 200 мкм. Среднее отклонение профиля составляет 0.02 мкм, что соответствует 14 классу. Плоскостность пластин на диаметре 50 мм составила 2-3 мкм. Контроль рельефа и плоскостности проводился на профилографе «Dektak XT» (Bruker).All the plates after processing had a mirror surface of grade 14 according to GOST 11141-84, without risks and oxide film. Figure 1 presents the surface profile of the plate of gallium arsenide after grinding, before processing CMP. The average deviation of the profile is 2 μm. Figure 2 - profile of the surface treated by the CMP method, after removing the layer of 200 μm. The average deviation of the profile is 0.02 μm, which corresponds to class 14. The flatness of the plates at a diameter of 50 mm was 2-3 microns. The relief and flatness were monitored on a Dektak XT profilograph (Bruker).
Рентгеновские исследования показали отсутствие нарушенного слоя после обработки.X-ray studies showed the absence of a disturbed layer after treatment.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014103552/05A RU2545295C1 (en) | 2014-02-03 | 2014-02-03 | Method for chemical-mechanical polishing of gallium arsenide plates |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014103552/05A RU2545295C1 (en) | 2014-02-03 | 2014-02-03 | Method for chemical-mechanical polishing of gallium arsenide plates |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2545295C1 true RU2545295C1 (en) | 2015-03-27 |
Family
ID=53383253
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014103552/05A RU2545295C1 (en) | 2014-02-03 | 2014-02-03 | Method for chemical-mechanical polishing of gallium arsenide plates |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2545295C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2633656C1 (en) * | 2016-06-06 | 2017-10-16 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Method of manufacturing matrix pse based on gaas |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU1715133C (en) * | 1990-02-12 | 1995-08-20 | Рогов Владимир Викторович | Method for combined chemical and mechanical polishing of plates from gallium arsenide |
US20010037821A1 (en) * | 2000-04-07 | 2001-11-08 | Staley Bradley J. | Integrated chemical-mechanical polishing |
-
2014
- 2014-02-03 RU RU2014103552/05A patent/RU2545295C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU1715133C (en) * | 1990-02-12 | 1995-08-20 | Рогов Владимир Викторович | Method for combined chemical and mechanical polishing of plates from gallium arsenide |
US20010037821A1 (en) * | 2000-04-07 | 2001-11-08 | Staley Bradley J. | Integrated chemical-mechanical polishing |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2633656C1 (en) * | 2016-06-06 | 2017-10-16 | Акционерное общество "НПО "Орион" | Method of manufacturing matrix pse based on gaas |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5335183B2 (en) | Polishing composition and polishing method | |
US10106704B2 (en) | Polishing composition, polishing method, and method for producing substrate | |
CN109716487B (en) | Surface treatment composition | |
CN107398779A (en) | A kind of final polishing method of wafer | |
CN105817991A (en) | Chemical mechanical grinding method | |
KR102617007B1 (en) | Method of polishing a substrate and a set of polishing compositions | |
CN104842225A (en) | Wet processing method for large-dimension sapphire substrate surface | |
WO2018055986A1 (en) | Surface treatment composition, surface treatment method using same, and semiconductor substrate manufacturing method | |
RU2545295C1 (en) | Method for chemical-mechanical polishing of gallium arsenide plates | |
JP6908592B2 (en) | Polishing composition | |
KR102612276B1 (en) | Polishing method and polishing composition set for silicon substrate | |
KR20180087275A (en) | Two-side polishing method of wafer | |
TWI750234B (en) | A chemical mechanical polishing slurry for silicon nitride | |
JP7452428B2 (en) | Manufacturing method of infrared absorbing glass | |
JPH11186202A (en) | Abrasive for polishing semiconductor silicon wafer and method of polishing | |
KR20200133177A (en) | Functional cleaning solution containing hydrogen water and wafer cleaning method after CMP process using the same | |
RU2582904C1 (en) | METHOD OF FINISHING CHEMICAL-MECHANICAL POLISHING OF InAs PLATES | |
CN114055256B (en) | Polishing process for improving surface roughness of silicon wafer | |
WO2014055752A1 (en) | Uv treatment of polished wafers | |
JP7556318B2 (en) | Wafer Processing Method | |
JP7138432B2 (en) | Silicon wafer manufacturing method | |
CN113894695B (en) | Double-sided polishing method of gallium antimonide wafer and gallium antimonide double-polished wafer | |
KR100883511B1 (en) | Method and apparatus for polishing semiconductor wafer | |
RU2633656C1 (en) | Method of manufacturing matrix pse based on gaas | |
CN117063267A (en) | Polishing method, method for producing semiconductor substrate, and polishing composition set |