SU1701759A1 - Compound for chemical-mechanical polishing of semiconductor crystal surface - Google Patents

Compound for chemical-mechanical polishing of semiconductor crystal surface Download PDF

Info

Publication number
SU1701759A1
SU1701759A1 SU894760278A SU4760278A SU1701759A1 SU 1701759 A1 SU1701759 A1 SU 1701759A1 SU 894760278 A SU894760278 A SU 894760278A SU 4760278 A SU4760278 A SU 4760278A SU 1701759 A1 SU1701759 A1 SU 1701759A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
mechanical polishing
composition
chemical
aerosil
cdsb
Prior art date
Application number
SU894760278A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Иларий Михайлович Раренко
Ольга Николаевна Крылюк
Светлана Макаровна Куликовская
Анна Илариевна Раренко
Original Assignee
Черновицкий Государственный Университет Им.Ю.Федьковича
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 Черновицкий Государственный Университет Им.Ю.Федьковича filed Critical Черновицкий Государственный Университет Им.Ю.Федьковича
Priority to SU894760278A priority Critical patent/SU1701759A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1701759A1 publication Critical patent/SU1701759A1/en

Links

Landscapes

  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к составам дл  химико-механического полировани  (ХМП) полупроводниковых материалов и может быть использовано в полупроводниковой технологии, в частности при подготовке поверхности кристаллов CdSb, используемых дл  ИК-оптических элементах. Целью изобретени   вл етс  улучшение качества полируемой поверхности кристаллов CdSb. Композици  дл  химико-механической полировки содержит следующие компоненты, мае %: аэросил 2-25; моноэтаноламин 3-5; гидроксид натри  5-8; перекись водорода The invention relates to compositions for chemical-mechanical polishing (CMP) of semiconductor materials and can be used in semiconductor technology, in particular when preparing the surface of CdSb crystals used for IR-optical elements. The aim of the invention is to improve the quality of the polished surface of CdSb crystals. The composition for chemical-mechanical polishing contains the following components, may%: aerosil 2-25; monoethanolamine 3-5; sodium hydroxide 5-8; hydrogen peroxide

Description

(L

СWITH

Изобретение относитс  к составам дл  химико-механического полировани  .полупроводниковых материалов и может быть использовано в полупроводниковой технологии , в частности, при подготовке поверхности монокристаллов дл  ИК-оптических элементов.The invention relates to compositions for chemical-mechanical polishing of semiconductor materials and can be used in semiconductor technology, in particular, in preparing the surface of single crystals for IR-optical elements.

В св зи с применением в ИК-технике лазерного излучени  с А 10,6 мкм, возникает необходимость использовании в такой аппаратуре оптических элементов, изготовленных из монокристаллов CdSb. Однако из-за высокой мощности и энергии излучени  требуетс  така  подготовка поверхности монокристаллов, котора  обеспечивала бы минимальную толщину нарушенного сло . Это вызвано тем. что слой у поверхности , будучи нарушенным при механическойIn connection with the use of laser radiation with an A of 10.6 µm in the IR technique, it becomes necessary to use optical elements made of CdSb single crystals in such equipment. However, due to the high power and radiation energy, such preparation of the surface of single crystals is required, which would ensure the minimum thickness of the broken layer. This is due to the fact. that layer near the surface being disturbed by mechanical

обработке, обладает бог-.шой концентрацией носителей тока и при облучении нагреваетс  сильнее, что, в свою очередь, приводит к дальнейшему возрастанию концентрации носителей тока Такой само- ускор. ющийс  процесс приводит к нарастанию поглощени  по толщине и в итоге при Больших энерги х к уменьшению пропускани  и разрушению материала.it has a God-induced concentration of current carriers and it heats up more under irradiation, which, in turn, leads to a further increase in the concentration of current carriers. Such a self-acceleration. This process leads to an increase in the absorption thickness and, as a result, at high energies, to a decrease in the transmission and destruction of the material.

Дл  целого р да полупроводниковых материалов, используемых дл  изготовлени  оптических элементов, необходимое качество обрабатываемой поверхности достигаетс  применением разнообразных составов дл  химико-механической полировкиFor a variety of semiconductor materials used in the manufacture of optical elements, the required quality of the treated surface is achieved by using a variety of compositions for chemical and mechanical polishing.

Известен состав дл  полировки кристаллов PbTe, PbSe, PbSn Ге PbSnSe, включающий (СН)б, NaOH ( A known composition for polishing PbTe, PbSe, PbSn crystals and Ge PbSnSe, including (CH) b, NaOH (

Х|X |

ОABOUT

4 СЛ ЧЭ4 SL CHE

Однако обработанна  указанным составом поверхность CdSb становитс  окисленной и содержит следы использованных реактивов и продуктов их реакции с материалом CdSb.However, the CdSb surface treated with the indicated composition becomes oxidized and contains traces of the used reagents and their reaction products with the CdSb material.

Наиболее близкой к предлагаемой  вл етс  композици  дл  полировани  поверхности полупроводниковых материалов, содержаща  глицерин, этилендиамин, перекись водорода, аэросил и воду. Состав травител  следующий, мас.%:Closest to the present invention is a composition for polishing the surface of semiconductor materials containing glycerin, ethylenediamine, hydrogen peroxide, aerosil, and water. The composition of the herbalist following wt.%:

Глицерин3-ШGlycerol-3

Этилендиамин5- 73Ethylenediamine 5-73

Н2025-13Н2025-13

Аэросил4-45Aerosil 4-45

Вода47-80Water47-80

Однако известный состав травител  плохо полирует монокристаллы CdSb, На поверхности монокристаллов образуютс  пассивирующие окисиые пленки, часто наблюдаетс  селективный характер травлени , на полированной поверхности наблюдаютс   мки травлени  и царапины, Цель изобретени -улучшение качества полируемой поверхности кристаллов CdSb, используемых дл  ИК-оптических элементов .However, the well-known etchant composition poorly polishes CdSb single crystals. Passivating oxide films are formed on the surface of single crystals, selective etching is often observed, pickles and scratches are observed on the polished surface. The purpose of the invention is to improve the quality of the polished surface of CdSb crystals used for IR-optical elements.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что композици  дл  химико-механической поп- ировки, включающа  аэросил, глицерин, перекись водорода, воду и аминосодержащие соединени , дополнительно содержит гмд- роксид натри , а в качестве аминосодержа- щего соединени  - моноэтаноламин при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:The goal is achieved by the fact that the composition for chemical-mechanical cross-cutting, including aerosil, glycerin, hydrogen peroxide, water and amine-containing compounds, additionally contains gmdroxid sodium, and as an amine-containing compound - monoethanolamine in the following ratio of ingredients, wt. .%:

Аэросил2-25Aerosil2-25

Моноэтаноламин3-5Monoethanolamine 3-5

Гидроксид натри 5-8Sodium hydroxide 5-8

ПерекисьPeroxide

водорода (30%)15-20hydrogen (30%) 15-20

Глицерин10-12Glycerin 10-12

Вода30-65Water 30-65

Предлагаема  композици  отличаетс  от известной введением новых компонентов - гидроксида натри  и монозтанолами- на.The proposed composition differs from that known by introducing new components, sodium hydroxide and monosanolamine.

Пример. Дл  определени  оптимального состава травител  была проведена сери  экспериментов, включающа  разрезание монокристаллов на шайбы, механическую шлифовку, механическую полировку и химико-механическую полировку. В каждом из этих экспериментов монокристалл CdSb разрезали на шайбы толщиной 3 мм вольфрамовой проволокой (d 200 мкм) с абразивом М 5 () параллельно кристаллографической плоскости.Example. In order to determine the optimal composition of the etchant, a series of experiments were carried out, including the cutting of single crystals into washers, mechanical grinding, mechanical polishing and chemical-mechanical polishing. In each of these experiments, a single CdSb single crystal was cut into washers 3 mm thick with a tungsten wire (d 200 μm) with an M 5 abrasive () parallel to the crystallographic plane.

Механическую шлифовку проводили нз стекле свободными абразивами последозательно М 10, М 5, М 3. При этом удал ли слой 50 мкм. Механическа  полировка была проведена на искусственной замше алмазными порошками зернистости последовательноMechanical grinding was carried out on a glass with free abrasives and subsequently M 10, M 5, M 3. In this case, a layer of 50 µm was removed. Mechanical polishing was done on faux suede with diamond grit powders in series.

1/0, 3/0 и 0,1/0. Толщина удаленного сло  составила 8 мкм. После шлифовки и полировки образец тщательно промывали деи- онизированной водой и этиловым спиртом. Затем проводили химико-механическую1/0, 3/0 and 0.1 / 0. The thickness of the removed layer was 8 μm. After grinding and polishing, the sample was thoroughly washed with deionized water and ethyl alcohol. Then there was a chemical-mechanical

0 полировку на искусственной замше композици ми коллоидного кремнезёма, составы которых приведены в табл. 1. В качестве твердой фазы использовали ультрадисперсные порошки немодифицированного крем5 незема размером 20-380А с поверхностью, содержащей группы SI ОН. Химически активный компонент - моноэтилендиамин.0 polishing on artificial suede with colloidal silica compositions, the compositions of which are given in Table. 1. As a solid phase, ultradispersed powders of un-modified NECA cream of size 20-380A with a surface containing groups of SI OH were used. Chemically active ingredient - monoethylenediamine.

Гидрофильный характер аминоэтоксиа- эросила (АЭА) позвол ет очень легко вво0 дить его в водные среды и получать стабильные водные дисперсии Z SI - О - -CH2-CH2-NH2.The hydrophilic character of aminoethoxy-erosyl (AEA) makes it very easy to introduce it into aqueous media and to obtain stable aqueous dispersions of Z SI - O - —CH 2 —CH 2 —NH 2.

Продукты, образующиес  при полировке , удал ютс  с поверхности за счет хоро5 шей абсорбционной способности, обусловленной сильноразвитой поверхностью АЭА, а также благодар  комплексооб- разованию за счет наличи  аминогрупп, что позвол ет избежать замазывани  дефек0 тов поверхности и обеспечить высокую эффективность на прот жении всего процесса.Products formed during polishing are removed from the surface due to good absorption capacity, due to the highly developed surface of AEA, as well as due to complex formation due to the presence of amino groups, which allows avoiding smearing of surface defects and ensuring high efficiency throughout the entire process. .

При приготовлении полировальных композиций рекомендуетс  следующий по5 р док смешени . В деионизированную воду при посто нном перемешивании внос т навеску азросила. После получени  однородного раствора аэросила в воде добавл ют моноэтиленамин и глицерин при посто н0 ном перемешивании. Гидроксид натри  раствор ют в деионизированной воде, фильтруюти добавл ют к четырехкомпонен- тному раствору. Раствор тщательно перемешивают и добавл ют 30%-ную перекисьWhen preparing polishing compositions, the following order of mixing is recommended. Azron is suspended in deionized water with constant stirring. After a homogeneous solution of aerosil in water is obtained, monoethylenamine and glycerin are added with constant stirring. Sodium hydroxide is dissolved in deionized water, and the filtrate is added to a four-component solution. The solution is thoroughly mixed and 30% peroxide is added.

5 водорода. После 5 мин перемешивани  раствор готов к употреблению. Полирование производ т при посто нном перемешивании раствора. Полировальные свойства композиции определ ютс  рН, оптимальной5 hydrogen. After 5 minutes of stirring, the solution is ready for use. Polishing is carried out with constant stirring of the solution. The polishing properties of the composition are determined by the pH, the optimum

0 величиной которого  вл етс  12,0.0 whose value is 12.0.

Анализ данных, приведенных в табл. 1, свидетельствует о том, что наилучшие результаты получены при использовании растворов предлагаемого устройства.Analysis of the data given in table. 1, suggests that the best results are obtained when using solutions of the proposed device.

5 Полировальна  композици  такого состава позвол ет получить бездефектную, химически чистую, наиболее совершенную по кристаллической структуре и рельефу поверхность CdSb. При использовании составов с запредельными значени ми содержани  компонентов на полирова нно й поверхности наблюдаетс  слабый налет окислов , часто образуютс   мки травлени , царапины. Величина толщин приповерхностного окисного сло  и полуширины кривых качани  также превышают значени , полученные при полировке предлагаемым составом .5 The polishing composition of such a composition makes it possible to obtain a defect-free, chemically pure, most perfect CdSb surface in crystal structure and relief. When using compounds with extreme levels of content of components on the polished surface, a weak oxide deposit is observed, and pickling and scratching are often formed. The thickness of the surface oxide layer and the half width of the swing curves also exceed the values obtained by polishing with the proposed composition.

Оптимальными  вл ютс  скорость сн ти  сло  0,2-0,5 мкм/мин, нагрузки пор дка 100-200 г/см , скорость вращени  полировальника 80-100 об/мин.The optimal layer removal rate is 0.2-0.5 µm / min, loads in the order of 100-200 g / cm, the rotation speed of the polishing pad 80-100 rpm.

Скорость полировани  зависит от концентрации щелочи и перекиси в растворе и практически не измен етс  с ростом кон- центрации глицерина. Эксперименты, проведенные на шайбах, вырезанных параллельно плоскост м (100), (010) и (001) показали, что скорость полировани  дл  плоскости (100) всгда несколько выше.The rate of polishing depends on the concentration of alkali and peroxide in the solution and practically does not change with increasing concentration of glycerol. Experiments carried out on washers cut parallel to the (100), (010) and (001) planes showed that the polishing rate for the (100) plane was always somewhat higher.

Состав поверхности образцов CdSb после химико-механической полировки изучен методом оже-электронной спектроскопии на приборе Jamp-Ю с компьютером. Спектры сн ты в интервале 15-550 эВ. Кро- ме основных компонентов: Cd (381 ЭВ) и Sb (454 эВ), в спектрах обнаружены следы только СиО. Толщина приповерхностного окис- лого сло  повсле химико-механической полировки 65 А.The surface composition of CdSb samples after chemical-mechanical polishing was studied by Auger electron spectroscopy on a Jamp-U instrument with a computer. The spectra are taken in the range of 15–550 eV. In addition to the main components: Cd (381 EV) and Sb (454 eV), traces of only CuO were found in the spectra. The thickness of the surface oxide layer after chemical-mechanical polishing is 65 A.

Кристаллографическое совершенство поверхности CdSb после химико-механической полировки исследовали методами ре- нгтеновской топографии по Бергу-Баррету на отражение и по величине полуширины кривой качани . Полуширина кривых качани  дл  образцов с плотностью дислокацииThe crystallographic perfection of the CdSb surface after chemical-mechanical polishing was investigated by the Berg-Barrett rectifier topography for reflection and the magnitude of the half-width of the swing curve. Swing curve half width for samples with dislocation density

ND 10 см находитс  в пределах 8-13, что соответствует теоретическим значени м дл  совершенного монокристалла.An ND of 10 cm is in the range of 8-13, which corresponds to theoretical values for a perfect single crystal.

Результаты полировани  монокристаллов CdSb известными и предлагаемым тра- вител ми представлены в табл. 2.The results of polishing CdSb single crystals by known and proposed minerals are presented in Table. 2

Claims (1)

Таким образом, химико-механическа  полировка CdSb композици ми коллоидного кремнезема позвол ет получить наиболее совершенные по структуре, составу и рельефу образцы с минимальной толщиной приповерхностного окисного сло . Химико- механическа  полировка позвол ет увеличить -энергию пропускаемого лазерного излучени  Я 10,6 мкм в 3-5 раз по сравнению с механической полировкой. Формула изобретени  Композици  дл  химико-механической полировки поверхности полупроводниковых кристаллов, включающа  аэросил, глицерин , перекись водорода, воду и зминосодержащее соединение, отличающа с  тем, что, с целью улучшени  качества полируемой поверхности кристаллов CdSb, используемых дл  ПК-оптических элементов, композици  дополнительно содержит гидроксид натри , а в качестве ами- носодержащего соединени  - моноэтанол- амин при следующем соотношении компонентов , мас.%:Thus, chemical and mechanical polishing of CdSb with colloidal silica compositions allows one to obtain the most perfect samples in structure, composition, and topography with a minimum thickness of the surface oxide layer. Chemical-mechanical polishing allows you to increase the energy of the transmitted laser radiation I 10.6 microns by 3-5 times compared to mechanical polishing. Claims An inventive composition for chemical-mechanical polishing of the surface of semiconductor crystals, including aerosil, glycerin, hydrogen peroxide, water and a flame-containing compound, characterized in that, in order to improve the quality of the polished surface of CdSb crystals used for PC-optical elements, the composition additionally contains sodium hydroxide, and as an amine-containing compound, monoethanol amine in the following ratio, wt.%: Аэросил2-25Aerosil2-25 Моноэтаноламин3-5Monoethanolamine 3-5 Гидроксид натри 5-8Sodium hydroxide 5-8 Перекись водорода (30%)15-20Hydrogen peroxide (30%) 15-20 Глицерин10-12Glycerin 10-12 ВодаОстальноеWaterEverything компомас .%comp.% Скорость полировани  V, мкм/минPolishing speed V, m / min Аэросил 1 Моноэтаноламин Aerosil 1 Monoethanolamine NaOH k V) 11 С3Н80Э 9NaOH k V) 11 C3H80E 9 HZO 70HZO 70 Аэросил 1 Моноэтаноламин Aerosil 1 Monoethanolamine NaOH5NaOH5 Н20г 5Н20г 5 С3Н803C3H803 нгоngo 10 6510 65 Аэросил 15Aerosil 15 Моноэтанолами NaOH7NaOH7 monoethanol Н20г18Н20г18 С3Н803C3H803 н2оh2o 11eleven 5five Аэросил 25 Моноэтанолами NaOH 8 Нг02 20 С3Н803 12 Н20 30 Аэросил 26 МоноэтаноламAerosil 25 Monoethanol NaOH 8 H 2 O 2 C 3 H 80 12 H20 30 Aeros 26 Monoethanol NaOH9NaOH9 Глицерин13Glycerin13 НгО25NgO25 Состо ние поверхностиSurface condition Состав полированной поверхностиThe composition of the polished surface На поверхности наблюдаетс  слабый налет окисловOn the surface there is a weak oxide buildup. 130-260130-260 2626 Cd, Sb, С, ОCd, Sb, C, O Зеркальна  поверх- . ность без дефектов, цирапин и  мок травлени Mirror surface. no defects, tsirapin and mox etching 6565 1(01 (0 10ten Cd, SbCd, Sb То жеAlso 6565 kQkQ 8eight Cd, SbCd, Sb -j ел to-j ate to -И65-И65 kQkQ 1313 Cd, SbCd, Sb На полированной по- 130 верхности наблюдаютс   мки травлени , царапиныOn the polished surface, we see pickles, scratches 3535 Cd, Sb, С, ОCd, Sb, C, O Шероховатость рельефаRoughness of a relief Полуширина кривой качани Swing curve half width Состав полированной поверхностиThe composition of the polished surface то наблюдаетс  селективный характер травлени This is a selective etching effect. 200-300 АЦО А200-300 ACO A 8-138-13 Cd, Sb, К, Fe, Cd, Sb, С, 0, Cd, Sb С, 0, ClS, ClCd, Sb, K, Fe, Cd, Sb, C, 0, Cd, Sb C, 0, ClS, Cl Таблица2Table 2 то наблюдаетс  селективный характер травлени This is a selective etching effect.
SU894760278A 1989-11-20 1989-11-20 Compound for chemical-mechanical polishing of semiconductor crystal surface SU1701759A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894760278A SU1701759A1 (en) 1989-11-20 1989-11-20 Compound for chemical-mechanical polishing of semiconductor crystal surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU894760278A SU1701759A1 (en) 1989-11-20 1989-11-20 Compound for chemical-mechanical polishing of semiconductor crystal surface

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1701759A1 true SU1701759A1 (en) 1991-12-30

Family

ID=21480177

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU894760278A SU1701759A1 (en) 1989-11-20 1989-11-20 Compound for chemical-mechanical polishing of semiconductor crystal surface

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1701759A1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998044061A1 (en) * 1997-04-02 1998-10-08 Advanced Chemical Systems International, Inc. Planarization composition for removing metal films
EP1020506A3 (en) * 1999-01-18 2001-10-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Water-laden solid matter of vapor-phase processed inorganic oxide particles and slurry for polishing and manufacturing method of semiconductor devices
CN103194148A (en) * 2013-04-23 2013-07-10 清华大学 Chemical-mechanical polishing aqueous composition and use thereof
RU2782566C1 (en) * 2021-12-21 2022-10-31 Общество с ограниченной ответственностью "AEM Технолоджис" (ООО "АЕМТИ") Composition for chemical-mechanical polishing of the surface of semiconductor materials

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 334852.кл.С 09 G 1/02, 1979. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998044061A1 (en) * 1997-04-02 1998-10-08 Advanced Chemical Systems International, Inc. Planarization composition for removing metal films
EP1020506A3 (en) * 1999-01-18 2001-10-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Water-laden solid matter of vapor-phase processed inorganic oxide particles and slurry for polishing and manufacturing method of semiconductor devices
US6409780B1 (en) 1999-01-18 2002-06-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Water-laden solid matter of vapor-phase processed inorganic oxide particles and slurry for polishing and manufacturing method of semiconductor devices
CN103194148A (en) * 2013-04-23 2013-07-10 清华大学 Chemical-mechanical polishing aqueous composition and use thereof
CN103194148B (en) * 2013-04-23 2014-10-22 清华大学 Chemical-mechanical polishing aqueous composition and use thereof
RU2782566C1 (en) * 2021-12-21 2022-10-31 Общество с ограниченной ответственностью "AEM Технолоджис" (ООО "АЕМТИ") Composition for chemical-mechanical polishing of the surface of semiconductor materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3922393A (en) Process for polishing silicon and germanium semiconductor materials
US6372003B1 (en) Polishing abrasive of crystalline ceric oxide particles having surfaces modified with hydroxyl groups
CA1071511A (en) Silicon wafer polishing
US5032203A (en) Apparatus for polishing
EP0874036B1 (en) Fine particulate polishing agent, method for producing the same and method for producing semiconductor devices.
JP3462052B2 (en) Cerium oxide abrasive and substrate polishing method
KR100420087B1 (en) Cerium Oxide Abrasive and Method of Abrading Substrates
US6325705B2 (en) Chemical-mechanical polishing slurry that reduces wafer defects and polishing system
US5766279A (en) Polishing agent, method for producing the same and method for polishing
US6338743B1 (en) Buffer solutions for suspensions used in chemical-mechanical polishing
EP1219568A2 (en) Cerium oxide sol and abrasive
CA2315057A1 (en) Process for producing semiconductor device
BR9913215B1 (en) Modified properties abrasive particle production method
KR20020034951A (en) Aqueous dispersions, process for their production, and their use
US4022625A (en) Polishing composition and method of polishing
US4117093A (en) Method of making an amorphous silicon dioxide free of metal ions
DE19833257C1 (en) Semiconductor wafer production process especially to produce a silicon wafer for fabricating sub-micron line width electronic devices
US4064660A (en) Process for preparing haze free semiconductor surfaces and surfaces so made
SU1701759A1 (en) Compound for chemical-mechanical polishing of semiconductor crystal surface
JP2002184726A (en) Abrasive material for hard and brittle material substrate
CN109913133B (en) Efficient high-quality chemical mechanical polishing solution for yttrium aluminum garnet crystals
US4316765A (en) Detection of defects in semiconductor materials
US3527028A (en) Preparation of semiconductor surfaces
JPH1095614A (en) Production of crystalline cerium (iv) oxide
CN115522263A (en) Method for controlling III-group indium and V-group arsenic oxides in indium arsenide