close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY3417

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 3417
(13)
C1
(51)
(12)
6
H 01L 21/306,
C 23F 1/46
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ
КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
(54)
СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ТРАВИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ ОРТОФОСФОРНОЙ
КИСЛОТЫ
(21) Номер заявки: 2402
(22) 1994.08.12
(46) 2000.06.30
(71) Заявитель:
Завод
полупроводниковых
приборов им. Ф. Э. Дзержинского НПО
"Интеграл" (BY)
(72) Авторы: Кисель А.М., Довнар Н.А., Иванчиков
А.Э., Курганович А.А. (BY)
(73) Патентообладатель: Завод полупроводниковых
приборов им. Ф. Э. Дзержинского НПО
"Интеграл" (BY)
(57)
Способ регенерации травителя на основе ортофосфорной кислоты, включающий восстановление в составе отработанного травителя ее исходного количества, отличающийся тем, что восстановление осуществляют путем добавления в отработанный травитель 0,1-0,2 об. ч. воды, нагревания до 90-100 °С и выдержки при
этой температуре не менее 1 ч.
BY 3417 C1
(56)
1. Кеrn W., Puotinen D.A. Cleaning solutions based on hydrogen peroxide for use in silicon semiconductor technology. RCA Review, 1970, v. 31 № 2. - P. 187-206.
2. US 4710261 A, МПК4 H01L 21/306, 1987.
Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при изготовлении полупроводниковых приборов и интегральных схем.
Изобретение может найти применение при химическом удалении с поверхности полупроводниковых пластин маскирующих пленок нитрида кремния.
Изобретение наиболее целесообразно использовать при регенерации травителя на основе ортофосфорной
кислоты.
Важнейшим резервом снижения себестоимости изготовления интегральных схем является экономия материалов, поскольку затраты на материалы составляют значительную долю в их себестоимости.
Операции химического травления широко применяются при изготовлении любых полупроводниковых
приборов. В первый момент травления скорость реакции травления максимальна. В результате протекающего процесса концентрация молекул травителя падает, что приводит к уменьшению скорости реакции, вызывает необходимость полной замены травителя либо его регенерации для увеличения скорости травления, т. к.
травление с чрезвычайно малой скоростью крайне неудобно и практически в производстве неприменимо.
Известен способ регенерации травителя на основе перекиси водорода [1].
Способ включает восстановление в составе раствора первоначального количества перекиси водорода путем добавления в отработанный раствор необходимого количества свежей порции перекиси водорода.
Известный способ неудобен в производстве, требует использования большого количества перекиси водорода, удорожает производство.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ регенерации травителя на основе ортофосфорной кислоты для пленок Si3N4 [2].
BY 3417 C1
Способ включает восстановление в составе отработанного травителя на основе ортофосфорной кислоты
ее исходного количества путем добавления в отработанный раствор необходимого количества свежей порции ортофосфорной кислоты.
Как известно, травление пленок Si3N4 происходит в кипящей ортофосфорной кислоте при температуре
180 °С. Основной проблемой при проведении этого процесса является быстрое снижение скорости травления Si3N4. Причиной этого является дегидратация ортофосфорной кислоты при нагревании. В результате интенсивного испарения воды раствор ортофосфорной кислоты концентрируется и в нем начинается образование пирофосфорной кислоты по уравнению реакции:
2H3PO4
H4P2O7+H2O .
При длительном использовании количество пирофосфорной кислоты в травителе постоянно увеличивается, а скорость травления, соответственно, уменьшается, так как пирофосфорная кислота не реагирует с
нитридом кремния. В результате чего значительно увеличивается время травления пластин и снижается качество удаления защитной пленки Si3N4. Добавление в отработанный раствор свежей порции отработанной
кислоты не решает проблему регенерации отработанного раствора травителя из-за значительного количества
пирофосфорной кислоты в отработанном травителе, приводит к значительному дополнительному расходу
дорогостоящей ортофосфорной кислоты.
В основу изобретения положена задача снижения затрат на регенерацию травителя для пленок Si3N4 при
одновременном повышении качества травителя.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе регенерации травителя на основе ортофосфорной кислоты, включающем восстановление в составе отработанного травителя ее исходного количества, восстановление осуществляют путем добавления в отработанный травитель 0,1-0,2 об. ч. воды, нагревания до
температуры 90-100 °С и выдержки при этой температуре не менее 1 ч.
Как показали эксперименты, 0,1-0,2 об. ч. воды достаточно для обратного превращения пирофосфорной
кислоты в ортофосфорную.
Уменьшение количества воды, добавляемой в травитель, менее 0,1 об. ч. не позволяет всю пирофосфорную кислоту перевести в ортофосфорную, а увеличение количества воды, добавляемой в травитель, более
0,2 об. ч. приводит к увеличению времени нагрева до температуры 160-185 °С и снижению скорости травления из-за снижения концентрации ортофосфорной кислоты.
Нагрев травителя до температуры 90-100 °С и выдержка при этой температуре не менее 1 ч значительно
сокращает время регенерации травителя. Уменьшение температуры менее 90 °С, а времени менее 1 ч увеличивает время перехода пирофосфорной кислоты в ортофосфорную. Увеличение температуры более 100 °С
приводит к интенсивному испарению воды, снижает воспроизводимость поддержания однородности травителя.
Способ включает следующую последовательность операций:
добавляют в отработанный травитель 0,1-0,2 об. ч. воды;
нагревают травитель до температуры 90-100 °С;
выдерживают нагретый до температуры 90-100 °С травитель не менее 1 ч.
Добавление в отработанный травитель для пленок Si3N4 на основе ортофосфорной кислоты, 0,1-0,2 об. ч.
воды позволяет обратную реакцию
2H3PO4
H4P2O7+H2O
сдвинуть в сторону регенерации ортофосфорной кислоты и восстановления свойств травителя, а нагрев травителя до температуры 90-100 °С и выдержка травителя при этой температуре не менее часа направлены на
воспроизведение и восстановление свойств травителя.
Пример 1.
В травитель для пленок Si3N4 объемом 20 л, содержащий ортофосфорную кислоту и воду в соотношении
H3PО4:H2O = 9:1, у которого после 8 часов использования при температуре 160-185 °С скорость травления
/мин до 30 A
/мин, добавили 3 л воды (0,15 об. ч. травителя), механически перепленки Si3N4 упала с 67 A
мешали, нагрели до температуры 95 °С и выдержали при этой температуре в течение 1 ч. Восстановление
свойств травителя оценивали по изменению скорости травления пленки Si3N4, которую подсчитывали, определяя время полного удаления пленки Si3N4 известной толщины.
/мин.
Скорость травления пленки Si3N4 восстановленным травителем увеличилась до 67 A
2
BY 3417 C1
Пример 2-5.
Объем добавляемой в отработанный травитель воды, температуру нагрева травителя и время выдержки
при этой температуре изменяли в различных пределах (см. таблицу).
Таблица
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
Объем
отраб.
травителя (л)
20
20
20
20
20
Скорость
ТемпераСкорость травл.
травл. пленки Кол-во до- тура на- Время выдержки
пленки Si3N4 по- Норма расхотравителя
в
бавл.
в
траSi3N4 отраб.
грев. трада Н3РО4
сле реген.
нагретом сост.
витель воды
травите-ле
вителя
(кг/пл)
/мин)
(час.)
(об. ч.)
(A
/мин)
(°С)
(A
30
0,05
85
0,9
43
0,09
31
0,1
90
1,2
64
0,06
30
0,15
95
1,0
66
0,05
32
0,2
100
1,5
67
0,05
29
0,25
105
1,0
45
0,08
Норма расхода Н3РО4 в способе-прототипе - 0,1 кг/пл.
Как видно из таблицы, уменьшение количества добавляемой в травитель воды менее 0,1 об. ч., температуры
нагрева менее 90 °С, уменьшение времени выдержки травителя менее 1 ч не позволяют полностью
/мин, при первоначальной скорости травления 67 A
/мин) восстановить качество и скорость травления
(43 A
пленки нитрида кремния и, соответственно, приводит к незначительному (в 1,1 раза) снижению норм расхода Н3РО4 после выполнения операций по регенерации отработанного травителя. Это связано с тем, что малое
количество воды и недостаточное время выдержки не обеспечивают перевода всей образовавшейся в травителе пирофосфорной кислоты в ортофосфорную.
Увеличение количества добавляемой воды больше 0,2 об. ч., температуры выдержки травителя более
100 °С нецелесообразно, так как снижение концентрации ортофосфорной кислоты, вызванное увеличением
количества воды, и интенсивное испарение воды при выдержке травителя при температуре выше температуры кипения также не позволяют полностью восстановить качество и первоначальную скорость травления
пленки Si3N4, значительно снизить нормы расхода Н3РО4.
Изобретение позволяет снизить затраты на регенерацию травителя для пленок Si3N4 за счет использования более дешевой деионизованной воды вместо свежей порции дорогостоящей ортофосфорной кислоты, а
также за счет снижения расхода ортофосфорной кислоты на одну пластину в 1,6-2 раза.
При этом качество травителя повышается за счет восстановления первоначальной скорости травления
пленки Si3N4.
Государственный патентный комитет Республики Беларусь.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
122 Кб
Теги
by3417, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа