Технология пескоструйной обработки кремниевой пластины при изготовлении полупроводниковых транзисторов

Цель. Целью работы является разработка технологии обработки обратной стороны кремниевых пластин и получение рельефа поверхности пластин для хорошей адгезии к напыляемым металлам с равномерной толщиной и с отсутствием механических напряжений, трещин и сколов. Поставленная цель достигается предварительной подготовкой поверхности пластин перед напылением контактных материалов методом пескоструйной обработки поверхности с использованием в качестве абразивного материала карбида кремния (SiC) с размером частиц песка не более 6 мкм.
Методы. Предложенный метод пескоструйной обработки способствует улучшению качества посадки кристалла за счет исключения появления напряженности поверхности, образования микротрещин и кристаллитов в структуре кристалла. Исследования проводились с использованием установки пескоструйной обработки с проведением контроля на электронном микроскопе.
Результаты. Показано, что нанесение металлов при формировании контакта к коллекторной области транзисторной структуры после проведения пескоструйной обработки улучшает адгезию поверхности полупроводниковой подложки. При этом не появляются механические напряжения и микротрещины по сравнению с процессами шлифовки, полировки и химобработки, которые обычно проводят перед созданием контакта операциями сборки транзистора к корпусу.
Выводы. Технология напыления тонких пленок металла в процессе изготовления полупроводниковых приборов влияет на надежность их работы. Обработка и подготовка обратной стороны кремниевых пластин с готовыми транзисторными структурами являются одними из ключевых операций технологического процесса изготовления транзистора, влияющими на адгезионные свойства поверхности перед напылительными процессами, выходные характеристики полупроводникового прибора, выход годных изделий, себестоимость.

1. Никифорова-Денисова С.Н. Технология полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники. В 10 книгах. Книга 4. Механическая и химическая обработка. М.: Высшая школа, 1989, 96 с.

2. Шахмаева А.Р., Шангереева Б.А., Алиев Ш.Д. Метод удаления кристаллитов с поверхности кремниевой пластины // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2004. Т. 47. № 7. Спец. вып. С. 63-65.

3. Способ обработки подложек в жидкостном травителе: пат. 2419175 Рос. Федерация. № 2009124736/28 / Исмаилов Т.А., Саркаров Т.Э., Шангереева Б.А., Шахмаева А.Р.; заявл. 29.06.2009; опубл. 10.01.2011, Бюл. № 1. 4 с.

4. Способ обработки поверхности кремниевых пластин: пат. 2352021 Рос. Федерация. № 2007127110/28 / Исмаилов Т.А., Шахмаева А.Р., Шангереева Б.А.; заявл. 16.07.2007; опубл. 10.04.2009, Бюл. № 10. 3 с.

5. Sandblasting agent, wafer treated with the same, and method of treatment with the same: Pat. EP 1053831 A1 EU. No. 99970350.7 / Otaka T. Fukami T.; Date of filling 12.10.1999; Date of publication 22.11.2000, Bull. 2000/47. 8 p.

6. Method of removing impurities on a grinding surface of a semiconductor wafer, equipment of removing impurities on a grinding surface of a semiconductor wafer, process of manufacture of semiconductor wafer, process of manufacture of semiconductor chip and semiconductor device: Pat. P2008-85016A Japan. No. P2006-262-057 / Hozawa K.; Date of filling 27.09.2006; Date of publication 10.04.2008. 15 p.

7. Method for microstructuring solid surfaces: Pat. DE 102006003604 A1 Germany. No. 102006003604.2 / Mayer K., Kray D., Baumann S., Kolbesen B.; Date of filling 25.01.2006; Date of publication 23.11.2006. 5 p.

8. Исмаилов Т.А, Шахмаева А.Р. Методы моделирования, технологии и конструкции приборов микроэлектроники. СПб.: Политехника, 2019. 292 с.

9. Технология изготовления транзисторных структур силовой электроники / Исмаилов Т.А., Шахмаева А.Р., Саркаров Т.Э., Шангереева Б.А. // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2016. № 1. Т. 40. С. 31-37.

10. Исмаилов Т.А., Шахмаева А.Р., Шангереева Б.А. Технология наноразмерных слоев металлов для формирования надежного контакта к стоковой области кремниевых транзисторов // Микроэлектроника. 2020. Т. 49. № 6. С. 409-412.

11. Методы монтажа кристаллов при производстве кремниевых транзисторных структур / Исмаилов Т.А., Шахмаева А.Р., Саркаров Т.Э., Шангереева Б.А. // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2020. Т. 63. № 1. С. 61-69. DOI: 10.17586/0021-3454-2020-63-1-61-69

12. Шахмаева А.Р., Казалиева Э. Технология монтажа кристаллов полупроводниковых приборов // Приоритетные направления развития науки и технологий: доклады XXVIII международной научнопрактической конференции, 12 марта 2021 г. Тула, 2021. С. 164-166.

13. Способ формирования контакта к стоковой области полупроводникового прибора: пат. 2534439 Рос. Федерация. № 2013100562/28 / Исмаилов Т.А., Шахмаева А.Р., Захарова П.Р.; заявл. 09.01.2013; опубл. 20.07.2014, Бюл. № 14. 4 с.

14. Исмаилов Т.А., Шахмаева А.Р., Шангереева Б.А. Исследование параметров, влияющих на пробивное напряжение биполярного транзистора со статической индукцией // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2017. № 2. С. 23-27.

15. Шахмаева А.Р., Казалиева Э. Исследование физических процессов на границе раздела металлполупроводник // Сборник материалов XLI итоговой научно-технической конференции преподавателей, сотрудников, аспирантов и студентов ДГТУ, 13-18 апреля 2020 г. Махачкала, 2020. С. 108.