Способ утонения полупроводниковых структур

СПОСОБ УТОНЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР, включающий операции механической обработки и полирующего травления нерабочей стороны, отличающийся тем, что, с целью повышения точности обработки и повышения выхода годных структур, операции повторяют, до и после последней операции травления измеряют неплоскостность поверхности, причем последнюю операцию механической обработки проводят на глубину не более 50 мкм, а последнюю операцию полирующего травления проводят на глубину, обуславливающую увеличение неплоскостности в 2,0 - 5,0 раз по сравнению с предыдущей механической обработкой.

Изобретение относится к полупроводниковой технике и может быть использовано в производстве высокочастотных интегральных схем и приборов на стадии утонения подложки с нерабочей стороны до толщины 30 мкм и более.
Известен способ обработки полупроводниковых структур, когда на структуры наносят защитные покрытие фоторезиста, затем структуры закрепляют на вакуумном столе и обрабатывают в травителе. Недостатком способа является то, что вакуумное крепление приводит к проникновению паров травителя между структурами и вакуумным столом, что способствует повреждению самих структур. Кроме того, процесс травления нерабочей стороны из-за стационарного закрепления пластины ухудшает подвод свежего травителя и отвод продуктов реакции. Это уменьшает скорость травления, и, самое главное, при наличии дефектов на нерабочей стороне при глубоком травлении получается неоднородная поверхность и снижается точность обработки по толщине.
Известен процесс обработки полупроводниковых арсенидгаллиевых структур. Обработку структур, наклеенных на план (дюралюминиевую планшайбу), выполняют путем механической обработки - шлифовки связанным алмазом и полировки алмазной пастой зернистостью 3 мкм и менее нерабочей стороны. Обработка структур ведется в один цикл, окончательная толщина структур не менее 100-120 мкм. Дальнейшая механическая обработка с целью получения более тонких структур сопряжена с увеличением повреждений подложек, их поломкой. Кроме того, наличие нарушенного слоя после алмазной полировки на нерабочей стороне тонких подложек технологически неприемлемо при металлизации нерабочей стороны или фотолитографии с совмещением рисунков на обеих сторонах структур.
Прототипом изобретения является способ обработки полупроводниковых структур, заключающийся в том, что после формирования полупроводниковых структур проводят механическую обработку и травление нерабочей стороны структур. Особенностью обработки является то, что утонение подложки с полупроводниковыми структурами ведут путем наклейки на план коррозионностойкого материала и дальнейшего утонения подложки в один цикл (механическая обработка плюс травление). При этом данная обработка является заключительной стадией изготовления полупроводниковых приборов, так как травление выполняют до вскрытия канавок с рабочей стороны.
Недостатком обработки является то, что при одноцикличной обработке не учитывается точность обработки особенно при утонении подложек до толщины менее 200 мкм. Кроме того, в производстве полупроводниковых структур толщиной 30-100 мкм, когда требуется на нерабочей стороне выполнить металлизацию и фотолитографию, не обеспечивается достаточно высокий выход годных по электрофизическим параметрам (наблюдаются краевые подтравы, возрастает разброс толщины по подложке).
Целью изобретения является повышение точности обработки и повышение выхода годных структур.
Поставленная цель достигается тем, что в способе обработки полупроводниковых структур, включающем механическую обработку и полирующее травление нерабочей стороны структур, наклеенных на план, механическую обработку и травление нерабочей стороны ведут циклично, причем в каждом последующем цикле механическую обработку проводят на глубину 25-50 мкм, а на заключительном цикле травление осуществляют на глубину, на которой отклонение от плоскости увеличивается не более чем в 2-5 раз, по сравнению с предыдущей механической обработкой.
П р и м е р. При изготовлении полевых транзисторов на арсениде галлия формируют полупроводниковые структуры на подложках диаметром 40 мм толщиной 400 мм. На заключительном этапе проводят утонение подложек со структурами до толщины 80 мкм в два цикла. Для этого каждую подложку наклеивают с помощью новолачной смолы на сапфировый спутник диаметром 50 мм. Пять спутников, имеющих допуск толщины 10 мкм с подложкой, наклеивают на планшайбе, после чего подложки шлифуют, удаляя припуск толщиной 150 мкм. После отклейки спутников с планшайбы подложки полируют алмазной пастой на бязи, снимая припуск 20 мкм.
Затем подложки, наклеенные на спутники, располагают в ванне с планетарным перемещением и травят, удаляя 80 мкм травителем, содержащим 100 мл 25% -ного водного аммиака, 550 мл 30%-ного раствора перекиси водорода, 20 г азотнокислого аммония и 200 мл воды (средняя скорость травления 8-11 мкм/мин).
Второй заключительный цикл обработки ведут в следующей последовательности. Подложки полируют алмазной пастой с малом на бязи, снимая припуск 30 мкм. Как и в первомцикле, подложки полируют, располагая спутники в отверстиях кассеты на полировальнике из двойного слоя бязи. Нагружение подложек осуществляют посредством грузов и прижимного диска, соосно установленного с кассетой. При давлении 60-70 г/см² и частоте вращения полировальника 35-40 об/мин продолжительность обработки составляет 40-45 мин. После полирования оценивают плоскостность подложек в наклеенном на спутнике виде. Отклонение от плоскостности не превышает ₁ = 0,5 мкм. Затем тем же травителем, что и в первом цикле, пластины травят в течение 2,0-2,5 мин. После чего оценивают плоскостность подложек. Отклонение от плоскостности на испытуемых образцах не превышает ₂ = 2,0 мкм, что в 4 раза превышает величину отклонения от плоскостности от предыдущей механической обработки ( ₁/ ₂= 4). Разброс толщины по подложке не превышает 6 мкм (в дальнейшем измерять толщину пластин микронным индикатором не требуется). Краевые затеки травителя со стороны структур отсутствуют. Выход годных структур от общего количества утоняемых структур составил на опытной партии 74-78%.
Технико-экономическая эффективность предложенного способа обработки полупроводниковых структур по сравнению с прототипом заключается в повышении точности обработки (разброса толщины по пластине) и выхода годных структур с окончательной толщиной подложки на уровне 30-80 мкм.
Сущность изобретения: утонения ведут по циклу: механическая обработка и полирующее травление. После каждой операции измеряют неплоскостность. Цикл повторяют. Последнюю механическую обработку проводят на глубине не более 50 мкм. Последнее полирующее травление проводят на глубину, обуславливающую повышение неплоскостности в 2,0-5,0 раз по отношению к предыдущей механической обработке.