Оборудование, применяемое на определенных стадиях производ­ства СЭ, приспособлено для операций над пластинами, применяемыми при изготовлении МЭП, а следовательно, отвечает очень жестким тре­бованиям. Некоторые из этих требований к геометрическим характерис­тикам и качеству поверхности Si-пластин для МЭП представлены ниже. По ряду параметров требования к пластинам для СЭ могут быть слегка заниженными, поскольку после превращения в СЭ такая пластина бу­дет представлять собой цельный прибор (очень большой по меркам микроэлектроники), что допускает больший разброс электрических характеристик по поверхности пластины.

Производство кремниевых СЭ, рекламируемое в [4, 8], основано на применении пластин мк-Si, которые по каким-то причинам оказа­лись не пригодными для производства МЭП. На этом же основана и значительная часть зарубежного производства MK-Si/СЭ. Используются и забракованные на каком-то этапе технологии МЭП пластины кремния.

В зарубежной практике они составляли 10-20% от количества произ­водимых [9]; из них более половины могут быть регенерированы путем удаления с их поверхности диффузионных, эпитаксиальных и оксид­ных слоев (травление, шлифовка, полировка и термообработка). После регенерации пластины становятся пригодными для изготовления СЭ. Применяются и пригодные для МЭП пластины, как специально, так и ввиду отсутствия нормального сбыта.

Основные размеры пригодных для МЭП пластин должны регули­роваться в России стандартом СЭВ 4281-83 "Пластины кремниевые… Размеры…" (табл. 1.1). Определенные габариты — одна из основ налад­ки и работы автоматизированных производств. Как видно, стандартные пластины — круглые (в обиходе называются "шайбами"); для СМ это обстоятельство считается недостатком из-за уменьшения полезной пло­щади и мощности.

У круглых пластин для микроэлектронной техники имеются срезы в виде сегментов, остающиеся от базового и дополнительного срезов монокристалла, создаваемых для ориентации подложки и идентифика­ции типа проводимости [9]. (Это еще уменьшает полезную площадь СМ.) Стандартные пластины для микроэлектроники имеют обработан­ную кромку с фасками определенного профиля. Наличие определенных фасок — тоже одно из требований работоспособности автоматизирован­ного оборудования.

Зарубежные стандарты (табл. 1.2-1.4) в основном указывают на большие диаметры пластин (100 мм и более [9, 10]). Для производства СЭ пластины диаметром более 200 мм, по-видимому, не применя­ются [9].

Т абл и ц а 1.1 Диаметр и толщина монокремииевых пластин по стандарту СЭВ 4281-83 Диаметр Допуск на диаметр Толщина (5) Допуск на толщину [± Д5] Преимущест­венная толщина (5) мм мкм 51 0,5 230-330 20 275 60 0,5 300-350 20 300 76 0,5 350-510 20 380 100 0,8 460-625 25 500 125 1,0 500-675 25 600 150 1,0 600-850 25 650

Таблица 1.2 Американский стандарт MIL STD 8-84 SEMI для кремниевых пластин (по данным [9]) Параметр Диаметр пластин, мм 100 150 200 Допуск на диаметр, мм ±0,5 ±0,5 ±0,5 Толщина, мкм 525 650-700 700-750 Допуск толщины, мкм ±25 ±50 ±75 Клиновидность, мкм — — — Прогиб, мкм 60 60 65 Неплоскостность, мкм — — — Длина срезов, мм: базового 30-35 55-60 — дополнительного 16-20 35-40 —

Сравнение табл. 1.2 с табл. 1.3 и 1,.4 показывает, что требования фирм к качеству изделия зачастую более высокие, чем требования стандартов.

В микроэлектронной технике необходимо контролировать еще несколько геометрических параметров пластин, от которых зависит качество изготовления МЭП.

Таблица 1.3 Спецификации иа геометрические размеры отрезанных и шлифованных пластин некоторых фирм [9, 10] Отрезанные пластины фирмы Шлифованные пластины фирмы Параметр Wacker Atomergic Smiel Wacker 0= 100 мм 0=90 мм 0 = 100 мм Толщина, мкм 240-400 350-280* 300-380 220-380 Допуск на толщину, мкм ±20 ±25 ±10 ±10 Плоско параллельность (клиновидность), мкм 20 40 7 5 Шероховатость, мкм 1,0 1,3 — 0,5 Размер краевых сколов, мм 1 — 0,5×30 1×1 Прогиб, мкм 60 40 45 50

Так в оригиналах [9,10].

Таблица 1.4 Характеристики полированных пластин диаметром 100 мм некоторых фирм [9, 10] Параметр Wacker Smiel Monsato Komatsu Допуск на диаметр, мм ±0,8 ±0,7 ±0,8 ±0,2 Толщина, мкм 525/625 525/625 525/625 450/600 Допуск на толщину, мкм ±15 ±25 ±25 ±15 Клиновидность, мкм 15 30/35 25 15 Прогиб, мкм 50 30 40 30 Д лина срезов, мм: базового 32,5 30/35 30/35 42,5 дополнительного 18 16/20 16/20 27,5

Их перечень в соответствии с американским стандартом SEMI представлен в табл. 1.5. Большая часть из них, безусловно, существенна и для производства СЭ на автоматизированном оборудовании, где тре­буется строгая фиксация положения пластины в ходе технологических операций и при перемещении между ними.

Т аблица 1.5

Геометрические параметры круглых полупроводниковых пластин по американскому стандарту SEMI [9]

Рисунок

№

Параметр

Толщина

Расстояние между верхней и нижней поверхностями пластины по пер­пендикуляру к касательной плоско­сти в точке измерения. Если точка измерения расположена в центре пластины, эту величину называют фактической толщиной

Изменение толщины

Измеряется толщина в центре и четырех точках по окружности. Определяется наибольшая разность толщин в измеряемых точках

Базовая плоскость

Средняя плоскость

—►		<— V
г ^

Полное изменение толщины Разность между максимальным и ми­нимальным значениями толщины, из­меряемыми при непрерывном скани­ровании по поверхности пластины. Пластина прижата вакуумом к по­верхности стола (п. п. 3-6, 8-10)

Нелинейное изменение толщины

Расстояние между выступом и впа­диной относительно средней плос­кости пластины

Локальное-отклоиеиие толщины

Изменение толщины в точке изме­рения в пределах линейного размера измерительного зонда. Толщина из­меряется по всей поверхности плас­тины. Пластина прижата к поверх­ности стола

Локальный наклон Максимальный наклон измеряемой поверхности прижатой пластины относительно фокальной плоскости при выровненной обратной стороне

Параллельность

Максимальное и минимальное от­клонения толщины от фактического значения

Неплоскостность (пик — седловина)

Расстояние от наивысшей до самой низшей точки поверхности пласти­ны при прижатой к эталонной плос­кости обратной стороне пластины

Фокальная плоскостность (итоговая)

Расстояние между наивысшей и са­мой низкой точками на поверхнос­ти относительно фокальной плос­кости в установках проекционной фотолитографии

Отклонение от фокальной плоскости

10

Максимальное отклонение от фо­кальной или эталонной плоскости при выровненной обратной стороне, совпадающей с эталонной плоско­стью

Прогиб

11 12

Максимальное отклонение централь­ной точки поверхности пластины вверх или вниз относительно эта­лонной плоскости. Пластина в сво­бодном состоянии

Коробление

Половина расстояния между самой высокой и самой низкой точками пластины (относительно средней ли­нии)

В технологии солнечных элементов используются менее жесткие, чем в табл. 1.5, требования к геометрическим размерам монокристал­лических кремниевых пластин [9], в частности по прогибу, клиновид — ности и толщине. Это позволяет уменьшить сложность процесса кон­троля (табл. 1.6).

Таблица 1.6

Требования к размерам круглых пластин для солнечных элементов по стандарту SEMI

Параметр	Диаметр пластин,	мм
76,2	100	150
Предельный диаметр, мм	•76,6/76,8	98/102	148/152
Толщина в центральной
точке, мкм	305/406	430/600	585/725
Прогиб, мкм	63	76	—
Клиновидность, мкм	63	64	65

У пластин для СЭ (но не более чем у 4%) допускается также неко­торая дефектность поверхности: следы от пилы глубиной до 20 мкм, краевые сколы длиной до 1 мм и др. Трещины на поверхности не до­пускаются [9].

К поверхности пластин для микроэлектронных приборов и инте­гральных схем предъявляются гораздо более жесткие требования [9, 10] (табл. 1.7). Вид дефектов загрязнения может включать "водяные" пятна, инородные включения, отпечатки пальцев, осадки травителей и промы — вателей и др. От множества дефектов такого рода можно "избавиться" только при использовании безлюдной автоматизированной технологии, в "чистых" комнатах, дри тщательной очистке технологических газов, жидкостей и оборудования и при постоянном пооперационном контро­ле технологии. Контроль подложек для микроэлектронной техники — весьма дорогостоящая задача [10].

Таблица J.7 Перечень контролируемых дефектов рабочей поверхности кремниевых пластин для микроэлектроники [9,10] Виды Размерные характеристики Допускаемое дефектов Наименование Допуск количество Трещины Длина, мм <0,25 — Линии "Гусиные лапки" То же <0,25 — Канавки Ширина, мм < 0,13 — Длина, мм й 0,76 — Следы пилы Глубина, мкм Длина, мм <20 <25 <3 Царапины, Глубина, мкм <20 <5 Длина, мм й 0,5 0 <3 Краевые сколы Размер, мм <1(1) <4(1) Ямки, впадины, Радиус, мм <0,25 <36 (0 150) кратеры, раковины (0 пластины) < 16 (0 100) Бугорки Тоже <0,25 £36 (0 150) < 16 (0 100) Загрязнения точечные £ 0,25 <36 (0 150) (пыль) £16(0 100) Дымка — Не допускается — Бороздчатость — То же — Волнистость — » — "Апельсиновая корка* — » —

Примечание. Прочерки в строках обусловлены отсутствием данных.

Нерабочая сторона пластин для МЭП не должна иметь загрязнений, следов от пилы глубиной более 5 мкм, сколов по краям и трещин. Ино­гда допускается шероховатость травленой поверхности ~20 мкм на длине 25 мм с глубиной наружного слоя 8-9 мкм.