СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТИ ТЕЛЛУРИДА КАДМИЯ И РТУТИ Российский патент 2000 года по МПК H01L21/465 

Изобретение относится к области полупроводникового материаловедения, преимущественно к технологии обработки теллурида кадмия и ртути, и может быть использовано в полупроводниковой технике.

Известны такие способы обработки (очистки) поверхности полупроводников, как ионное и жидкостное травление [1, 2], представляющее собой в первом случае бомбардировку поверхности полупроводников ионами аргона, а во втором - обработку поверхности полупроводников смесями растворов-травителей.

Однако применительно к полупроводниковому материалу CdHgTe они имеют серьезные недостатки.

Одной из отличительных особенностей химического состояния поверхности CdHgTe является наличие кластеров ртути (нестехиометрических включений ртути) [3] . Они образуются при хранении образцов (в том числе, на воздухе) вследствие возникновения поверхностных вакансий ртути и коагуляции (агрегации) освобождающихся при этом атомов ртути. Наличие таких кластеров приводит к изменению электрических и других свойств поверхности полупроводника и нестабильности параметров изготовленных на его основе приборов. Поэтому соответствующая обработка (очистка) поверхности полупроводника и ее защита до настоящего времени остаются главной и трудной технологической задачей.

Так, при ионном травлении (бомбардировка ионами аргона), во-первых, активизируется дрейф атомов Cd и Hg в высокоподвижные области (где кадмий оседает на образующихся вакансиях ртути). Во-вторых, происходит нарушение и деградация электрических свойств: аргоновая бомбардировка генерирует высокую концентрацию носителей (10 см при 78 K) в пределах поверхностной области (примерно 100 A при энергии ионов Ar 3 кэВ) и вызывает наличие огромного количества остающихся дефектов решетки, содержащих вакансии теллура.

Жидкостное травление обычно сопровождается изменением химического состава поверхности и обогащением ее теллуром.

К отмеченным недостаткам названных методов обработки (очистки) поверхности (применительно к CdHgTe) следует также добавить, что они не оказывают локального воздействия на кластеры ртути, которые могут образоваться сразу после травления. Таким образом, возникает необходимость повторного травления, если образец какое-то время находится на воздухе.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является способ обработки (очистки) поверхности CdHgTe, включающий нагревание до 615 C и вакуумирование (вакуумная термическая обработка) [4]. В результате в интервале 446 - 615 K с поверхности CdHgTe удаляются атомы ртути. Однако, при этом под влиянием высоких температур происходит деградация электрофизических свойств полупроводника (объемных и поверхностных). К тому же нельзя считать данный способ достаточно надежным. Экспериментальные исследования показали, что нет гарантии полного удаления ртути с поверхности CdHgTe в указанном интервале температур (446 - 615 K).

Задачей изобретения является сохранение объемных и поверхностных электрофизических свойств теллурида кадмия и ртути в процессе очистки и повышение надежности способа.

Сущность изобретения состоит в том, что для удаления с поверхности кластеров ртути образец теллурида кадмия и ртути перед обработкой в вакууме помещают в сосуд, заполненный водородом, и экспонируют в нем при комнатной температуре.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где приведены масс-спектры ртути с поверхности CdHgTe, полученные с использованием известного (а) и заявляемого (б) способов очистки поверхности.

Способ очистки поверхности заключается в следующем. Образец помещают в сосуд, заполненный водородом, экспонируют в нем 10 - 15 мин при комнатной температуре и затем вакуумируют при той же температуре (300K). В результате локального взаимодействия водорода с кластерами ртути (о наличии такого взаимодействия свидетельствуют выполненные исследования адсорбционных свойств CdHgTe [5] ) на поверхности образуются связи Hg-H, которые легко разрушаются при вакуумировании.

Из анализа масс-спектров, полученных с использованием способа-прототипа и заявляемого (см. чертеж) следует, что заявляемый способ при всей своей простоте, дешевизне позволяет очищать поверхность CdHgTe от кластеров ртути более быстро (за 14 - 15 мин), полно, а значит надежно, без разрушающих последствий.

Кроме того, при использовании заявляемого способа отпадает необходимость в использовании агрессивных реагентов, источника ионов Аr, самого процесса бомбардировки, высоких температур, время процесса очистки сокращается в 1,5 раза.

Источники информации
1. Власенко А.И., Гаврилюк Ю.Н., Латута В.З. и др. //Письма в ЖТФ, 1979. Т.: вып. 16. С. 1013 - 1017.

2. Двуреченский А.В., Ремесник В.Н., Рязанцев И.А., Таликов Н.Х. //Физ. и техн. полупровод. - 1993, - 27, N 1, - С. 168 - 171.

3. Chahg W.H., Lee T., Lau W.M. //J. Appe. Phys. - 1990, - 68, N9, - С. 4816 - 4816, 4819.

4. Кировская И. А. , Старцева О.А., Коган Н.Г. //Деп. в ОНИИТЭХим, г. Черкассы, 1993, N 119 - хп 93.

5. Старцева О.А., Кировская И.А. //Изд. РАН. Неорган. материалы, 1993, Т.29, N 10. С. 1 - 3.

Использование: в области полупроводникового материаловедения, преимущественно в технологии обработки теллурида кадмия и ртути, и может быть использовано в полупроводниковой технике. Техническим результатом изобретения является сохранение объемных и поверхностных электрофизических свойств теллурида кадмия и ртути в процессе очистки и повышение надежности способа. Сущность изобретения: для удаления с поверхности теллурида кадмия и ртути кластеров ртути образец полупроводника перед обработкой в вакууме помещают в сосуд, заполненный водородом и экспонируют в нем при комнатной температуре. 1 ил.

Способ очистки поверхности теллурида кадмия и ртути от кластеров ртути, включающий обработку образца теллурида кадмия и ртути в вакууме, отличающийся тем, что перед обработкой в вакууме образец помещают в сосуд, заполненный водородом, и экспонируют в нем при комнатной температуре.