RU2545295C1 - Method for chemical-mechanical polishing of gallium arsenide plates - Google Patents

Method for chemical-mechanical polishing of gallium arsenide plates Download PDF

Info

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
Application number
RU2014103552/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лариса Васильевна Киселева
Константин Олегович Болтарь
Павел Валентинович Власов
Анатолий Иванович Еремчук
Зинаида Николаевна Ефимова
Алексей Алексеевич Лопухин
Александр Викторович Савостин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "НПО "Орион"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "НПО "Орион" filed Critical Открытое акционерное общество "НПО "Орион"
Priority to RU2014103552/05A priority Critical patent/RU2545295C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2545295C1 publication Critical patent/RU2545295C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method includes treating plates with a rotating polisher and a polishing composition, which additionally contains tartaric acid as a complexing agent and ethylene glycol as a lubricant, with the following content of components, vol %: hydrogen peroxide - 7.0-70.0, 30% aqueous tartaric acid solution - 7.0-60.0, ethylene glycol - 5.0-15.0, deionised water - the balance.
EFFECT: single-step treatment using a polishing composition which is abrasive free, high quality of the treated material by reducing surface defects thereof.
2 dwg, 1 tbl, 3 ex

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.% :

Пероксид водородаHydrogen peroxide 7.0-70.07.0-70.0 30% водный раствор винной кислоты30% aqueous solution of tartaric acid 7.0-60.07.0-60.0 ЭтиленгликольEthylene glycol 5.0-15.05.0-15.0 Деионизованная водаDeionized water остальноеrest

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.

Составы растворов для химико-механического полированияCompositions of solutions for chemical-mechanical polishing Пероксид водорода, об.%Hydrogen peroxide, vol.% 30% водный раствор винной кислоты, об.%30% aqueous solution of tartaric acid, vol.% Этиленгликоль, об.%Ethylene glycol, vol.% Вода, об.%Water, vol.% Скорость съема, мкм/минThe removal rate, microns / min 50.050.0 20.020.0 10.010.0 20.020.0 0.90.9 50.050.0 40.040.0 10.010.0 0.00.0 0.90.9 25.025.0 20.020.0 10.010.0 45.045.0 0.10.1 25.025.0 55.055.0 10.010.0 10.010.0 1.71.7 35.035.0 20.020.0 10.010.0 35.035.0 1.01.0 15.015.0 45.045.0 7.07.0 33.033.0 1.51.5 40.040.0 20.020.0 5.05.0 35.035.0 1.71.7 45.045.0 20.020.0 15.015.0 20.020.0 1.51.5 15.015.0 45.045.0 15.015.0 25.025.0 1.01.0 7.07.0 50.050.0 15.015.0 28.028.0 1.01.0 7.07.0 55.055.0 8.08.0 30.030.0 0.70.7 7.07.0 60.060.0 8.08.0 25.025.0 0.70.7 8.08.0 55.055.0 15.015.0 22.022.0 1.51.5 55.055.0 7.07.0 13.013.0 25.025.0 1.51.5

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)

Способ химико-механического полирования пластин арсенида галлия, включающий обработку пластин вращающимся полировальником и полирующим составом, отличающийся тем, что полирующий состав дополнительно содержит в качестве комплексообразователя винную кислоту, в качестве смазывающей добавки - этиленгликоль при следующем содержании компонентов в полирующем составе, об. %:
пероксид водорода 7,0-70,0 30% водный раствор винной кислоты 7,0-60,0 этиленгликоль 5,0-15,0 деионизованная вода остальное.
A method of chemical-mechanical polishing of gallium arsenide plates, comprising treating the plates with a rotating polisher and a polishing composition, characterized in that the polishing composition additionally contains tartaric acid as a complexing agent, ethylene glycol as a lubricant in the following components in the polishing composition, vol. %:
hydrogen peroxide 7.0-70.0 30% aqueous solution of tartaric acid 7.0-60.0 ethylene glycol 5.0-15.0 deionized water rest.
RU2014103552/05A 2014-02-03 2014-02-03 Method for chemical-mechanical polishing of gallium arsenide plates RU2545295C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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