6.7.2. Проблемы нежелательного формирования слоев оксида на поверхности кремниевых пластин

Процесс окисления поверхности Si подложек может проходить при комнатной и повышенной температурах в следующих техноло­гических средах: воздухе ЧПП, воде, химических реагентах, ва­кууме, газах. Сразу после проведения химической обработки под­ложек в различных реагентах уже существует тонкий слой SiO₂ различной толщины. После обработки в растворе NH₄OH/H₂O₂/H₂O толщина слоя SiO₂ равна 0,41 нм, а после обработки в смеси H₂SO₄/H₂O₂ составляет 0,55 нм [2]. Плотность слоя SiO₂ после об­работки в NH₄OH/H₂O₂/H₂O меньше, чем после обработки в H₂SO₄/H₂O₂. Рост толщины естественного слоя SiO₂ на поверхности Si является нежелательным после проведения операций очистки перед другими технологическими операциями, особенно диффузи­онными. Условием окисления Si поверхности при комнатной тем­пературе является присутствие в окружающей среде компонентов H₂O и О₂. В этом случае в водной среде, на воздухе толщина есте­ственного слоя SiO₂ возрастает до величины около 1,5 нм в течение нескольких часов после обработки, после чего практически не из­меняется. Поэтому в производственных условиях время межопера­ционного пролеживания подложек не превышает 0,5 – 2 ч, а для длительного вынужденного хранения подложек применяются спе­циальные шкафы с атмосферой азота.

В отдельных случаях необходимо получить чистую поверхность Si без слоя SiO₂ даже малой толщины (перед формированием ме­таллических контактов и др.). В этом месте технологического мар­шрута изготовления полупроводниковых приборов осуществляется обработка полупроводниковых пластин в водном растворе HF (HF/H₂O). После обработки на большей площади пластины отсут­ствуют связи Si–H, Si–O–Si, Si–OH. В этом случае естественный слой SiO₂ начинает расти приблизительно через 100 мин. В воде, в среде влажного воздуха связи Si–H на поверхности полупроводни­ковых пластин меняются на Si–O–Si и Si–OH. Необходимо обеспе­чить воздушную среду временного пребывания подложек, исклю­чающую взаимодействие водорода и кислорода. Транспортные кас­сеты из полипропилена оптимальны для хранения, а также транс­портировки полупроводниковых пластин с операций очистки на последующие технологические операции маршрута изготовления полупроводниковых изделий.