Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen planer Oberflächen
auf Halbleiterscheiben unter Verwendung einer Beizflüssigkeit. Die Erfindung besteht
bei einem derartigen Verfahren darin, daß die Halbleiterscheiben mit ihren zu bearbeitenden
Oberflächen unter Druck gegen einen Graphitkörper gepreßt und relativ gegen diesen
verschoben werden, wobei der Graphitkörper mit einer Beizflüssigkeit überspült wird.The invention relates to a method for producing flat surfaces
on semiconductor wafers using a pickling liquid. The invention exists
in such a method that the semiconductor wafers with their to be processed
Surfaces pressed under pressure against a graphite body and relatively against it
be moved, the graphite body being washed over with a pickling liquid.
In der modernen Halbleitertechnik, in der ein Halbleiterkörper oder
eine Halbleiterscheibe Ausgangsprodukt für die Herstellung einer Vielzahl von Transistoren,
Dioden, integrierten Schaltungen und anderen Halbleiterbauelementen ist, werden
in steigendem Maße extreme Anforderungen an die Qualität der Halbleiteroberfläche
gestellt. Dabei sollen möglichst drei Forderungen gleichzeitig erfüllt werden. Einmal
soll die Oberfläche des für die weitere Verarbeitung vorbereiteten Halbleiterkörpers
ein unzerstörtes Kristallgefüge aufweisen, dann wird eine optimale Spiegeloberfläche
gefordert, und schließlich wird noch verlangt, daß die Oberfläche absolut plan ist.In modern semiconductor technology, in which a semiconductor body or
a semiconductor wafer starting product for the manufacture of a large number of transistors,
Diodes, integrated circuits, and other semiconductor components will be
increasingly extreme demands on the quality of the semiconductor surface
posed. If possible, three requirements should be met at the same time. Once
should be the surface of the semiconductor body prepared for further processing
have an undestroyed crystal structure, then an optimal mirror surface is created
required, and finally it is also required that the surface is absolutely flat.
Durch das Absägen und Schleifen der Halbleiterscheiben ist das Kristallgefüge
an der Oberfläche der Halbleiterscheiben bis zu einer bestimmten Tiefe zerstört.
Dieser in den meisten Fällen für die Weiterverarbeitung nicht mehr verwendbare »Belag«
aus Halbleitermaterial mit zerstörtem Kristallgefüge muß so abgetragen werden, daß
durch die dazu erforderliche Bearbeitung nicht weitere Bereiche der Kristallstruktur
zerstört werden. Eine Oberfläche mit vollkommen unzerstörtem Kristallgefüge konnte
mit den bisher angewandten mechanischen Bearbeitungsmitteln nicht erzielt werden,
so daß bei den bekanntgewordenen Verfahren an die mechanische Oberflächenpolitur
eine chemische Ätzung angeschlossen werden mußte. Nach einer derartigen chemischen
Behandlung, bespielsweise mit einer wäßrigen Lösung aus Natriumhypochlorit, erhielt
man zwar eine Oberfläche mit unzerstörtem Kristallgefüge, aber die Anforderungen
an die Spiegeloberfläche und die absolute Planizität konnten nicht erfüllt werden.
So wurde festgestellt, daß bei einer 90 bis 100° C warmen, wäßrigen NaOC1(Natriumhypochlorit)-Lösung
die Oberfläche des behandelten Halbleiterkörpers zwar einigermaßen glatt, aber nicht
plan, sondern konvex bzw. bei doppelseitiger Bearbeitung bikonvex wurde. Wurde dagegen
eine unerwärmte wäßrige NaOCl-Lösung verwendet, so erzielte man zwar hinreichend
plane, sonst aber sehr muhe Halbleiteroberflächen. Bei einem bekannten Verfahren
wirkt auf die Halbleiterscheiben gleichzeitig ein chemisch wirkendes Mittel und
ein feinkörniges, mechanisch wirkendes Granulat ein. Bei einem anderen bekannten
Verfahren wird eine rotierende Scheibe nur als Transportmittel für ein chemisches
Poliermittel verwendet. Hierbei wird die rotierende Scheibe in einem geringen Abstand
von der Oberfläche der zu bearbeitenden Halbleiterscheiben angeordnet und übt keine
direkte mechanische Wirkung aus. Bei den beiden zuletzt genannten Verfahren ergeben
sich zwar glatte Oberflächen, die jedoch nicht die erforderliche Planizität aufweisen.The crystal structure is created by sawing and grinding the semiconductor wafers
destroyed on the surface of the semiconductor wafers to a certain depth.
This "covering", which in most cases can no longer be used for further processing
Semiconductor material with a destroyed crystal structure must be removed in such a way that
due to the processing required for this, no further areas of the crystal structure
be destroyed. A surface with a completely undestroyed crystal structure could
cannot be achieved with the mechanical processing means previously used,
so that in the process that has become known to the mechanical surface polishing
chemical etching had to be connected. After such a chemical
Treatment, for example with an aqueous solution of sodium hypochlorite, received
you have a surface with an undamaged crystal structure, but the requirements
the mirror surface and the absolute planarity could not be achieved.
It was found that with a 90 to 100 ° C warm, aqueous NaOC1 (sodium hypochlorite) solution
the surface of the treated semiconductor body is reasonably smooth, but not
flat, but rather convex or, in the case of double-sided machining, biconvex. Was against it
If an unheated aqueous NaOCl solution was used, then sufficient was achieved
flat, but otherwise very difficult semiconductor surfaces. In a known method
acts on the semiconductor wafers at the same time a chemically acting agent and
a fine-grained, mechanically acting granulate. With another well-known
A rotating disk is only used as a means of transport for a chemical process
Polish used. Here, the rotating disk is at a short distance
arranged from the surface of the semiconductor wafers to be processed and does not exercise any
direct mechanical effect. In the case of the last two procedures mentioned
smooth surfaces, but they do not have the required planarity.
So konnten mit keinem der bekanntgewordenen Bearbeitungsverfahren
alle genannten Forderungen, die in vielen Fällen bereits Voraussetzung für eine
erfolgreiche Halbleiterproduktion sind, erfüllt werden. ` Das erfindungsgemäße Verfahren
sieht eine gleichzeitige Bearbeitung der Halbleiteroberfläche mit einem chemischen
und einem flächenhaften und mechanisch wirkenden Körper vor, der nach der Erfindung
aus Graphit besteht. Zwischen dem flächenhaften Graphitkörper und den zu bearbeitenden
Scheiben kommt im Gegensatz zu den bekannten Verfahren eine Reibungskraft zustande.
Nur auf diese Weise konnten bisher vollständig plane Halbleiteroberflächen hergestellt
werden. Die Graphitunterlage besteht vorzugsweise aus einem gewobenen Graphittuch.
Die chemische Bearbeitung wird durch eine an sich bekannte wäßrige NaOCl-Lösung
durchgeführt.So could not with any of the known processing methods
all of the above claims, which in many cases are already a prerequisite for a
successful semiconductor production are to be met. `The method according to the invention
sees a simultaneous processing of the semiconductor surface with a chemical
and a planar and mechanically acting body, according to the invention
consists of graphite. Between the flat graphite body and the one to be processed
In contrast to the known processes, a friction force arises from discs.
Only in this way could completely flat semiconductor surfaces be produced up to now
will. The graphite base preferably consists of a woven graphite cloth.
The chemical processing is carried out using an aqueous NaOCl solution known per se
carried out.
Die Erfindung und eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden noch an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention and an apparatus for carrying out the invention
The method will be explained in more detail using an exemplary embodiment.
F i g. 1 a zeigt in der Draufsicht, F i g. 1 b im Schnitt eine mögliche
Vorrichtung zur Bearbeitung der Halbleiteroberflächen. Eine axial gelagerte und
drehbare Scheibe 1 ist mit einem Tuch 2 aus einem Graphitgewebe bespannt. In eine
Haltevorrichtung 3 sind ein oder mehrere Halbleiterkörper bzw. Halbleiterscheiben
4 so eingebracht, daß die zu bearbeitende Oberfläche 5 der mit einem Graphittuch
bespannten Scheibe 1 zugewandt ist. Auch die Haltevorrichtung 3 ist drehbar und
exzentrisch über der Scheibe 1 angeordnet. Durch Zuführungen 6 und 7 wird die Beizflüssigkeit
auf das Graphittuch aufgebracht. Hierzu ist besonders eine wäßrige NaOCI (Natriumhypochlorit)-Lösung
geeignet, beispielsweise in einer Konzentration von 2,58 bis 4,3 Gewichtsprozent
NaOCl. (Dies entspricht 1,5 bis 2,5 Volumprozent Hypochloritionen.) Wird nun die
Haltevorrichtung mit der oder den Halbleiterscheiben auf das Graphittuch der Scheibe
1 aufgesetzt und beide Teile relativ gegeneinander verschoben, so wird je
nach der Größe des ausgeübten Drucks die Strömungsgeschwindigkeit der Beizflüssigkeit
erhöht oder erniedrigt. Gleichzeitig sorgt das Graphittuch für eine gleichmäßige
Verteilung der Beizflüssigkeit über die Bearbeitungsfläche, so daß an allen Stellen
der Halbleiteroberfläche stets die gleiche Flüssigkeitsmenge auf das Halbleitermaterial
einwirkt. Ein weiterer Vorteil des Graphittuches besteht darin, daß es nur durchlässig
für die Reaktionsprodukte der Beizflüssigkeit mit dem Halbleitermaterial ist, wodurch
die Bearbeitungsfläche stets frei von den Reaktionsprodukten ist.F i g. 1 a shows in plan view, FIG. 1 b shows, in section, a possible device for processing the semiconductor surfaces. An axially mounted and rotatable disc 1 is covered with a cloth 2 made of a graphite fabric. One or more semiconductor bodies or semiconductor wafers 4 are introduced into a holding device 3 in such a way that the surface 5 to be processed faces the wafer 1 covered with a graphite cloth. The holding device 3 is also arranged rotatably and eccentrically above the disk 1. The pickling liquid is applied to the graphite cloth through feeds 6 and 7. An aqueous NaOCl (sodium hypochlorite) solution is particularly suitable for this, for example in a concentration of 2.58 to 4.3 percent by weight NaOCl. (This corresponds to 1.5 to 2.5 percent by volume of hypochlorite ions.) If the holding device with the semiconductor wafer or wafers is placed on the graphite cloth of the wafer 1 and the two parts are displaced relative to one another, the flow rate of the pickling liquid increases depending on the magnitude of the pressure exerted increased or decreased. At the same time, the graphite cloth ensures that the pickling liquid is evenly distributed over the processing surface, so that the same amount of liquid always acts on the semiconductor material at all points on the semiconductor surface. Another advantage of the graphite cloth is that it is only permeable to the reaction products of the pickling liquid with the semiconductor material, so that the processing surface is always free of the reaction products.
Weiterhin ist das verwendete Graphittuch sehr beständig gegen die
einwirkenden Chemikalien, so daß die Konzentration der genannten NaOCI-Lösung jetzt
sehr viel größer als bei früher angewandten Verfahren sein kann. Auf diese Weise
erfolgt die Bearbeitung der Scheibenoberfläche sehr viel schneller als bisher, und
die NaOCl-Lösung kann bei normaler Zimmertemperatur eingesetzt werden, wodurch der
früher erforderliche Aufheizprozeß der Beizflüssigkeit entfällt. Ferner wurde mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht, daß die fertig bearbeiteten Scheiben absolut
eben sind, eine Spiegeloberfläche aufweisen und ein völlig unzerstörtes Kristallgefüge
besitzen. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch im Zusammenhang
mit anderen Beizflüssigkeiten angewandt
werden; wichtig ist, daß
die mechanischchemische Bearbeitung in einem Arbeitsgang erfolgt und daß als Unterlage
und gleichzeitig als wirksames Teil der Vorrichtung Graphit verwendet wird.Furthermore, the graphite cloth used is very resistant to the
acting chemicals, so the concentration of said NaOCI solution now
can be much larger than previously used methods. In this way
the machining of the disc surface is done much faster than before, and
the NaOCl solution can be used at normal room temperature, whereby the
Previously required heating process for the pickling liquid is no longer necessary. Furthermore, with
the inventive method achieved that the finished discs absolutely
are flat, have a mirror surface and a completely undamaged crystal structure
own. Of course, the method according to the invention can also be used in connection
applied with other pickling liquids
will; it's important, that
the mechanical-chemical processing takes place in one operation and that as a base
and at the same time graphite is used as an effective part of the device.