6.4.3. Очистка поверхности подложек в перекисно-аммиачном растворе

В отечественной микроэлектронике для удаления механических загрязнений с поверхности полупроводниковых пластин в основ­ном используется обработка погружением в раствор NH₄OH/H₂O₂/H₂O. В процессе очистки поверхности подложек в указанном растворе между двумя химическими компонентами про­исходит компенсационное взаимодействие: перекись водорода (H₂O₂) окисляет кремний и образует слой оксида кремния (SiO₂) непосредственно на поверхности подложки, а аммиак, напротив, подтравливает образовавшийся слой SiO₂. В результате протекания указанных процессов слой оксида кремния постоянно образуется и удаляется, а подтравливание слоя SiO₂ под частицами способствует удалению с поверхности Si пластин загрязнений. Главным недос­татком указанного процесса химической обработки является изме­нение концентрации компонентов в растворе в процессе его ис­пользования и хранения, что приводит к ухудшению характеристик поверхности подложек. Раствор перекиси водорода при нагревании разлагается по схеме 2H₂O₂=2H₂O+O₂. Уменьшается концентрация аммиака в растворе, что происходит за счет его летучести в процессе нагревания раствора. Добавками стабилизаторов снижают скорость разложения раствора.

В литературных источниках рассматриваются варианты объем­ных отношений компонентов раствора NH₄OH/H₂O₂/H₂O как 1:1:3, с тенденцией уменьшения концентраций NH₄OH и H₂O₂ в воде при современных режимах химической обработки. Температура обра­ботки варьируется от 20 до 80 С [33,35–38]. На рис.6.8 приведены результаты исследований изменения скорости травления поверхно­сти подложек в зависимости от концентрации компонентов в рас­творе NH₄OH/H₂O₂/H₂O.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что обработка в растворе NH₄OH/H₂O₂/H₂O при низких температурах не приводит к изменениям шероховатости поверхности Si пластин.

Рис.6.8. Изменение скорости травления поверхности кремниевой пластины при изменении концентрации компонентов в процессе аэрозольно-капельного распыления раствора NH₄OH/H₂O₂/H₂O при различной температуре

Исследования шероховатости кремниевых пластин с примене­нием атомно-силовой микроскопии (АСМ) показали, что опти­мально проводить обработку в ПАВ без нагревания при темпера­туре 20 С. Наибольшая эффективность удаления загрязнений при наименьшем повреждении поверхности получена в растворе NH₄OH/H₂O₂/H₂O при температуре 55 С при соотношении компо­нентов 1:2:30.